JPH11352057A - Spectrum meter device and integrated spectrum meter device - Google Patents
Spectrum meter device and integrated spectrum meter deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトルメータ
装置、とりわけフラッシュランプ源を有し、試料により
光吸収される形式のスペクトルメータ装置、より具体的
にはコンピュータ動作されるスペクトルメータ装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectrometer device, and more particularly to a spectrometer device having a flash lamp source and of a type in which light is absorbed by a sample, and more particularly to a computer-operated spectrometer device.
【0002】[0002]
【従来の技術】スペクトルメータ装置は、光源、試料、
回折格子のような拡散要素、検知器、および適切な接合
光学系を有する。検知器はダイオードレセプタの線形ア
レイとすることができる。現代の装置はコンピュータを
有し、コンピュータはスペクトル信号を検知器から受信
し、信号を処理する。装置形式の1つでは、光が試料を
通過し、透過ビームが検知される。光源形式に1つはフ
ラッシュランプであり、試料をキャリア液体のキュベッ
トに溶解または懸濁することができる。2. Description of the Related Art A spectrum meter device includes a light source, a sample,
It has a diffusing element such as a diffraction grating, a detector, and appropriate junction optics. The detector can be a linear array of diode receptors. Modern devices have a computer, which receives the spectral signals from the detector and processes the signals. In one type of device, light passes through the sample and the transmitted beam is detected. One type of light source is a flashlamp, which allows the sample to be dissolved or suspended in a carrier liquid cuvette.
【0003】光学系、検知器、およびコンピュータ化の
発展により、非常に正確な測定を実行できる能力が開発
された。しかしこのために装置は高価になり、動作は複
雑になった。低コスト装置と簡単な動作に対する要求も
あり、とりわけ試料形式を選択し、試料を挿入し、機械
をスタートさせる以外に操作者はほとんど何もしないよ
うな十分なオートメーション化が望まれる。試料がキャ
リアにある場合には、ブランク(試料なしのキャリヤ)
に対する付加的ステップも所望される。このような装置
は現在、細胞生物学で、RNAおよびDNAを含んだ核
酸およびプロテインの濃度検出の場合に所望される。[0003] Advances in optics, detectors, and computerization have developed the ability to perform very accurate measurements. However, this made the device expensive and complicated to operate. There is also a need for low-cost equipment and simple operation, and in particular, sufficient automation is desired so that the operator has little to do other than select the sample type, insert the sample and start the machine. Blank if sample is in carrier (carrier without sample)
Additional steps to are also desired. Such devices are presently desired in cell biology for the detection of nucleic acid and protein concentrations, including RNA and DNA.
【0004】低コストの要素は、装置間の能力の点で変
動を受け、また各装置においてもドリフトを受ける。し
たがって自動化は、頻繁なチェック、およびフラッシュ
ランプおよび検知器読み出しに関連した動作点のリセッ
トに対して行うべきであり、さらに自動化が1つの試料
形式に対して選択されているならナローレンジスペクト
ルに対するリセットと、散乱光および非線形性の補正、
並びに波長の較正に対しても自動化すべきである。[0004] Low cost elements are subject to fluctuations in terms of performance between devices and also drift in each device. Therefore, automation should be performed for frequent checks and resetting of operating points associated with flashlamp and detector readout, and resetting for narrow range spectra if automation is selected for one sample type. And correction of scattered light and nonlinearity,
As well as the wavelength calibration should be automated.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、比較
的低コストで動作の簡単な、改善されたスペクトルメー
タ装置を提供することである。本発明の別の課題は、パ
フォーマンス、再現性およびドリフト補正を最適化する
ための動作点を自動的にチェックおよびリセットする手
段を備えた装置を提供することである。本発明の別の課
題は、ナローレンジスペクトルに対する動作点をリセッ
トする手段を備えた装置を提供することである。別の課
題は、散乱光および非線形性を補正し、波長を較正する
手段を備えた装置を提供することである。別の課題は、
試料に関連する補助情報、およびタッチスクリーンによ
る補助データの入力から導出された情報を計算する手段
を備えた装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved spectrometer device which is relatively inexpensive and simple to operate. It is another object of the present invention to provide an apparatus with means for automatically checking and resetting the operating point for optimizing performance, reproducibility and drift correction. It is another object of the present invention to provide an apparatus with means for resetting the operating point for a narrow range spectrum. Another object is to provide an apparatus with means for correcting scattered light and nonlinearity and calibrating the wavelength. Another challenge is
It is an object to provide a device for calculating auxiliary information relating to a sample and information derived from the input of auxiliary data by a touch screen.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記課題は、少なくとも
部分的に次のようなスペクトルメータ装置によって解決
される。すなわちスペクトルメータ装置が、フラッシュ
タイプの光源と、光源をフラッシュさせるための動作手
段と、光吸収性試料に対する容器と、拡散要素と、検知
器と、コンピュータとを有し、前記光源はフラッシュす
る光源ビームを放射し、前記容器は光源ビームを受け、
透過ビームを通過させ、前記拡散要素は透過ビームを受
け、これの拡散光を形成し、前記検知器は拡散光を受
け、透過ビームを表す相応の信号データを発生し、前記
コンピュータは信号データを受け、透過ビーム、したが
って容器中の試料を表す相応のスペクトルデータを形成
するのである。検知器はコンピュータにより動作し、信
号データの積分ユニットを得るために所定数のフラッシ
ュに対して信号をまとめる。The above object is at least partially achieved by the following spectrometer device. That is, the spectrometer device has a flash-type light source, operating means for flashing the light source, a container for the light-absorbing sample, a diffusing element, a detector, and a computer, wherein the light source is a light source for flashing. Emitting a beam, the container receiving the light source beam;
Passing the transmitted beam, the diffusing element receives the transmitted beam and forms a diffused light thereof, the detector receives the diffused light and generates corresponding signal data representing the transmitted beam, and the computer converts the signal data. The corresponding transmitted beam and thus the corresponding spectral data representing the sample in the container. The detector is operated by a computer and groups the signals for a predetermined number of flashes to obtain an integration unit of the signal data.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】有利な側面では、光源は予選択さ
れたフラッシュ総数でフラッシュされる。この総数は所
定数の倍数に等しい。検知器は、信号データの、相応に
複数の積分ユニットを形成する。信号データの相応に複
数のユニットはスペクトルデータを得るために加算され
る。有利にはフラッシュ総数は、所定数が変化しても装
置の連続動作のために一定に保持される。In an advantageous aspect, the light source is flashed with a preselected number of flashes. This total number is equal to a multiple of the predetermined number. The detector forms a plurality of integration units of the signal data accordingly. Corresponding units of the signal data are added to obtain spectral data. Advantageously, the total number of flashes is kept constant for continuous operation of the device, even if the predetermined number changes.
【0008】フラッシュの所定数を決定するために、装
置は予備的な光源電圧で、所定数としての予備数により
動作され、有利には試料なしで予備的スペクトルデータ
を発生する。予備的スペクトルデータにおける最高ピー
クと、関連する予備的ピークの高さとが検出される。予
備的ピークの高さは予選択された最大ピーク高さと比較
され、調整されたフラッシュ数が決定される。この調整
されたフラッシュ数は、信号データユニットおよび相応
するスペクトルデータを得るために必要な数であり、こ
のスペクトルデータは最高ピークに対する相応のピーク
高さを伴う。相応のピーク高さは最大ピーク高さに等し
いか、またはそれよりやや下である。調整された数は、
装置の後続動作に対する積分ユニット内のフラッシュの
所定数として使用するために記憶される。In order to determine a predetermined number of flashes, the apparatus is operated with a preliminary light source voltage and a preliminary number as a predetermined number, advantageously generating preliminary spectral data without a sample. The highest peak in the preliminary spectral data and the height of the associated preliminary peak are detected. The preliminary peak height is compared to the preselected maximum peak height to determine the adjusted number of flashes. This adjusted number of flashes is the number required to obtain the signal data unit and the corresponding spectral data, which is accompanied by a corresponding peak height relative to the highest peak. The corresponding peak height is equal to or slightly below the maximum peak height. The adjusted number is
Stored for use as a predetermined number of flashes in the integration unit for subsequent operation of the device.
【0009】動作手段は、光源を光源電圧により駆動
し、光源は光源電圧に依存する強度を有する。ランプを
フラッシュするためにパルス化される電圧は、最大値に
近いスペクトルピーク高さが得られるように調整され
る。このことを有利な実施例で実行するために、装置は
試料なしで、そして調整数をフラッシュの所定数として
これにより動作される。動作はまず第1の光源電圧によ
り行い、同じ最高の高さのピークに対する第1のピーク
高さを有する相応のスペクトルデータを発生する。次
に、第2の光源電圧により、最高の高さのピークに対す
る第2のピーク高さを有する相応のスペクトルデータを
発生する。光源電圧とピーク高さとの間の関数依存性
(一般的に線形)が、第1および第2の光源電圧、およ
び第1と第2のピーク高さを利用して決定される。この
依存性から動作電圧が決定される。この動作電圧は関連
するピーク高さを、関連するスペクトル位置で発生させ
るのに必要であり、関連するピーク高さは最大ピーク高
さに等しいか、またはやや下である。光源電圧は、装置
の後続動作のために光源を駆動するため設定される。The operating means drives the light source with the light source voltage, and the light source has an intensity that depends on the light source voltage. The voltage pulsed to flash the lamp is adjusted to obtain a spectral peak height close to the maximum. In order to carry out this in an advantageous embodiment, the device is operated without a sample and with the adjustment number being a predetermined number of flashes. The operation is first performed with a first light source voltage to generate corresponding spectral data having a first peak height for the same highest peak. The second light source voltage then generates corresponding spectral data having a second peak height relative to the highest peak. A functional dependence (generally linear) between the light source voltage and the peak height is determined utilizing the first and second light source voltages and the first and second peak heights. The operating voltage is determined from this dependency. This operating voltage is necessary to generate the relevant peak height at the relevant spectral position, where the relevant peak height is equal to or slightly below the maximum peak height. The light source voltage is set to drive the light source for subsequent operation of the device.
【0010】別の側面(ズーム)では、フラッシュの調
整数が全スペクトルレンジに対するスペクトルデータか
ら検出される。しかし選択された試料に対しては全スペ
クトルレンジ内のナローレンジスペクトルが使用され
る。装置は、試料と、フラッシュの所定数としての調整
数により動作される。相応のスペクトルデータがナロー
レンジスペクトルで得られる。このスペクトルデータで
の最高ピークと、相応の予備的ピーク高さが検出され
る。予選択された最大ピーク高さと予備的ピーク高さと
の実際の比に近似する整数比が計算される。調整数は整
数比により乗算され、所定数のフラッシュに対する動作
数を決定する。装置は次に、選択された試料を用い、前
記動作数をフラッシュの所定数として動作する。予備的
スペクトルデータが選択された試料に対して、ナローレ
ンジスペクトル内でフラッシュの動作数によって得られ
る。予備的スペクトルデータは整数比により割り算さ
れ、選択された試料を表す試料スペクトルデータが形成
される。In another aspect (zoom), the number of flash adjustments is detected from the spectral data for the entire spectral range. However, for the selected sample, the narrow range spectrum within the full spectral range is used. The apparatus is operated with a sample and an adjusted number as a predetermined number of flashes. Corresponding spectral data is obtained in the narrow range spectrum. The highest peak in this spectral data and the corresponding preliminary peak height are detected. An integer ratio is calculated that approximates the actual ratio of the preselected maximum peak height to the preliminary peak height. The adjustment number is multiplied by an integer ratio to determine the number of operations for a given number of flashes. The apparatus then operates with the selected number of flashes using the selected sample. Preliminary spectral data is obtained for the selected sample by the number of flash operations in the narrow range spectrum. The preliminary spectral data is divided by an integer ratio to form sample spectral data representing the selected sample.
【0011】別の側面では、装置は光源を使用して波長
に対して較正される。この光源では光源ビームが所定の
スペクトル位置を有する複数のスペクトルピークを含ん
でいる。装置が動作され、測定されたスペクトルピーク
のスペクトル位置を含む相応のスペクトルデータが得ら
れる。また測定されたスペクトル位置は所定のスペクト
ル位置に対して較正される。[0011] In another aspect, the device is calibrated for wavelength using a light source. In this light source, the light source beam includes a plurality of spectral peaks having predetermined spectral positions. The apparatus is operated to obtain corresponding spectral data including the spectral position of the measured spectral peak. Also, the measured spectral positions are calibrated to predetermined spectral positions.
【0012】別の側面は、非線形応答に対する補正であ
る。装置は反復的にダーク試料により動作される。ダー
ク試料は光源ビームと比較して低強度の透過ビームを通
過させ、ダークスペクトルデータの一連の積分ユニット
を得る。一連とは、複数のフラッシュユニットに対する
数の集合である。ダークスペクトルデータのシーケンス
が予選択されたスペクトル位置のそれぞれに対する設定
数にわたって得られる。設定数にわたるシーケンスを表
すマスタ関数が予選択されたすべてのスペクトル位置に
対して計算される。マスタ関数は記憶され、後で補正係
数として、測定されたスペクトルデータに非線形性の補
正のために適用される。有利には次のようにマスタ関数
を検出する。すなわち、シーケンシャル・ダークスペク
トルデータと相応するフラッシュ数との比を計算し、フ
ラッシュ数に対して、各予選択された位置に対する位置
関数に適合して検出するのである。高点の集合と、各位
置関数におけるこのような各高点に対する値とが、関連
する最高位置関数に対する最高点も含めて検出される。
高点は、位置関数を最高位置関数に正規化するのに使用
され、これにより正規化された関数集合を形成する。正
規化された関数は平均化され、マスタ関数を形成する。Another aspect is correction for non-linear response. The apparatus is operated repeatedly with dark samples. The dark sample passes through a transmitted beam of low intensity as compared to the source beam to obtain a series of integral units of dark spectral data. A series is a set of numbers for a plurality of flash units. A sequence of dark spectrum data is obtained over a set number for each of the preselected spectral positions. A master function representing a sequence over a set number is calculated for all preselected spectral positions. The master function is stored and later applied as a correction factor to the measured spectral data for non-linearity correction. Advantageously, the master function is detected as follows. That is, the ratio between the sequential dark spectrum data and the corresponding number of flashes is calculated, and the number of flashes is detected in conformity with the position function for each preselected position. The set of high points and the value for each such high point in each position function are detected, including the highest point for the associated highest position function.
The high point is used to normalize the position function to the highest position function, thereby forming a normalized function set. The normalized functions are averaged to form a master function.
【0013】散乱光の補正という側面では、装置はさら
に、装置を試料なしで動作させ、オープンビーム測定ス
ペクトルデータを発生させ、さらに標準試料により標準
測定スペクトルデータを発生させるための動作手段を有
する。標準試料は選択されたスペクトルレンジにおいて
高吸収性であり、スペクトルデータがスペクトルインク
リメントの選択された数にわたってこのレンジで捕捉さ
れる。測定されたスペクトルデータはスペクトルインク
リメントの数により割り算され、それぞれオープンビー
ム修正スペクトルデータと標準修正スペクトルデータと
を形成する。散乱光補正値は、修正スペクトルデータか
ら減算され、それぞれオープンビーム補正スペクトルデ
ータと標準補正スペクトルデータとを形成する。補正さ
れた標準吸収は、補正スペクトルデータから計算され、
補正された標準吸収が実質的に所定の標準吸収に等しく
なるように散乱光補正値が反復的に検出される。反復に
対する有利な側面では、標準修正スペクトルデータが積
分され、平均に正規化され、係数が反復的に、散乱光補
正値が平均と係数の乗算積であるように検出される。散
乱光補正値は、引き続き発生されたスペクトルデータか
ら減算され、散乱光に対して補正を行う。[0013] In the aspect of scattered light correction, the apparatus further comprises operating means for operating the apparatus without a sample, generating open beam measurement spectral data, and further generating standard measurement spectrum data with a standard sample. The standard sample is highly absorbing in the selected spectral range, and spectral data is captured in this range over a selected number of spectral increments. The measured spectral data is divided by the number of spectral increments to form open beam corrected spectral data and standard corrected spectral data, respectively. The scattered light correction values are subtracted from the corrected spectral data to form open beam corrected spectral data and standard corrected spectral data, respectively. The corrected standard absorption is calculated from the corrected spectral data,
A scattered light correction value is repeatedly detected such that the corrected standard absorption is substantially equal to the predetermined standard absorption. In an advantageous aspect for the iteration, the standard corrected spectral data is integrated and normalized to an average, and the coefficients are detected iteratively, such that the scatter correction value is the product of the average and the coefficients. The scattered light correction value is subsequently subtracted from the generated spectrum data to perform correction on the scattered light.
【0014】別の実施例では、モニタがスペクトル情報
を表示するために設けられており、タッチスクリーンが
モニタにオーバーレイされている。試料に関連する補助
情報の計算は、タッチスクリーンを通した補助データの
入力から導出され、補助情報がモニタに表示される。1
つの側面では、補助情報はさらにスペクトルデータから
導出することができ、別の側面に対してはスペクトルデ
ータからそれ以上、導出されない。In another embodiment, a monitor is provided for displaying the spectral information, and a touch screen is overlaid on the monitor. The calculation of the auxiliary information relating to the sample is derived from the input of the auxiliary data through the touch screen and the auxiliary information is displayed on the monitor. 1
In one aspect, the auxiliary information can be further derived from the spectral data, and for another aspect, is not further derived from the spectral data.
【0015】[0015]
【実施例】本発明のスペクトルメータ装置(図1)は、
光学部分12を有し、光学部分は光源14,光吸収性試
料18に対する容器16,分散要素20(有利には格
子)、検知器22および適切なミラーとレンズを有して
いる。装置はコンピュータ24を使用する。いくつかの
フィルタが所望される。すなわち、光学フィルタ26が
スペクトルの一部で検知器に、スクリーン28が容器の
各入力側と出力側にシステムを通る光全体を低減するた
めに必要である。有利な実施例では、光源はフラッシュ
ランプである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A spectrum meter device (FIG. 1) of the present invention
It has an optical part 12, which comprises a light source 14, a container 16 for a light absorbing sample 18, a dispersive element 20 (preferably a grating), a detector 22 and suitable mirrors and lenses. The device uses a computer 24. Several filters are desired. That is, an optical filter 26 is needed to reduce the overall light passing through the system at each input and output side of the container, with an optical filter 26 at the detector at a portion of the spectrum. In an advantageous embodiment, the light source is a flash lamp.
【0016】有利には光経路は、光源から容器へ、そし
て格子光学系へ至る。この光経路は一対の光ファイバに
より実現される。収集レンズ30がランプを隣接する第
1ファイバ32の入力端に焦点合わせする。コリメータ
レンズ34が容器の入力側に配置されており、拡大され
た平衡ビーム36を形成し、試料を通過させる。別の収
集レンズ38が第2のファイバ40の入力端に焦点合わ
せする。このファイバの端部からの光は、格子20に凹
面鏡41により焦点合わせされ、格子から検知器22に
別の凹面鏡43により焦点合わせされる。Advantageously, the light path is from the light source to the container and to the grating optics. This optical path is realized by a pair of optical fibers. A collection lens 30 focuses the lamp on the input end of the adjacent first fiber 32. A collimator lens 34 is located on the input side of the container and forms an expanded balanced beam 36 to pass through the sample. Another collection lens 38 focuses on the input end of the second fiber 40. Light from the end of the fiber is focused by the concave mirror 41 on the grating 20 and from the grating to the detector 22 by another concave mirror 43.
【0017】試料18に対する容器16は従来の形式と
することができ、有利にはキュベット31、例えば1c
m2に対するホルダである。ホルダに対してカバーが使
用されないなら、内部を黒色に塗るべきであり、キュベ
ットは比較的密に係合し、無縁輻射を最小にするため、
ホルダに入るビームを十分に小さくする。The container 16 for the sample 18 can be of a conventional type, advantageously a cuvette 31, for example 1c
a holder for m 2. If a cover is not used for the holder, the interior should be painted black and the cuvettes engage relatively tightly and minimize edgeless radiation,
Make the beam entering the holder small enough.
【0018】したがって光源ランプ14は光の光源ビー
ム42を放射し、この光は容器16に向けられる。容器
は透過光44を格子20に通過させる。格子は次にスペ
クトル45を検知器22に拡散する。検知器は、透過ビ
ーム、したがって試料を表す相応の信号データ45を形
成する。ランプユニットモジュール47はランプ14と
ランプコントローラ44を有し、ランプコントローラは
ランプ電圧供給部46とフラッシュトリガ部48からな
る。コントローラには例えば12Vの電力が供給される
(図示せず)。The light source lamp 14 thus emits a light source beam 42 of light, which is directed to the container 16. The container allows the transmitted light 44 to pass through the grating 20. The grating then spreads spectrum 45 to detector 22. The detector forms a corresponding signal data 45 representing the transmitted beam and thus the sample. The lamp unit module 47 includes the lamp 14 and the lamp controller 44. The lamp controller includes a lamp voltage supply unit 46 and a flash trigger unit 48. For example, 12 V power is supplied to the controller (not shown).
【0019】有利には、すべての要素(下で説明するコ
ンピュータ要素の含めて)は1つのボックスに収容され
る。データ処理と下に説明するコントロールによって、
光学的要素は高精度である必要はない。ただし、光源と
検知器は動作中、定常的でなければならない。Advantageously, all components (including the computer components described below) are contained in one box. With data processing and the controls described below,
The optical elements need not be precise. However, the light source and detector must be stationary during operation.
【0020】コンピュータ24はアナログ/デジタル
(A/D)インターフェース50を有し、インターフェ
ースは信号データを受信し、そのダウンロードを制御す
るための検知器22を備えている。コンピュータはさら
に、モトローラ68332を備えた処理ユニット(CP
U)52を有し、処理ユニットはデータプロセッサとし
ても装置に対するコントローラとしても動作する。コン
ピュータはさらにランダムアクセスメモリ(RAM)5
4を有する。したがってプロセッサおよびコントローラ
は動作的にコンピュータに接続されている。コンピュー
タは、検知器の読み出しをランプフラッシュと関連して
同期制御するためのクロックを有している。コンピュー
タに対するプログラムはソフトウェアの形態にすること
ができるが、しかし有利にはファームウェアとしてプロ
グラム可能読み出し専用メモリ素子(PROM)56、
例えばXILINXに、恒久的情報として記憶される。スクリ
ーン58はスペクトルと動作情報を表示する。操作者入
力はキーボードによって実行することができるが、タッ
チスクリーンが特に便利である。プリンタポートを設け
ることができる。コンピュータプログラムは有利にはC
++およびアセンブリ言語である。フローチャートおよび
説明から本発明に対するプログラムの適合は容易に理解
され、当業者により実施することができる。フローチャ
ートは、本発明の種々の側面を実行するための手段とス
テップを表す。コンピュータおよびプログラムの詳細は
本発明には重要でなく、従来のコンピュータおよび他の
所望のコンピュータおよびプログラム要素を、明細書に
記載された目的のために同じように使用することができ
る。The computer 24 has an analog / digital (A / D) interface 50, which includes a detector 22 for receiving signal data and controlling its download. The computer further comprises a processing unit (CP) with Motorola 68332
U) 52, wherein the processing unit operates both as a data processor and as a controller for the device. The computer also has a random access memory (RAM) 5
4 Thus, the processor and the controller are operatively connected to the computer. The computer has a clock for synchronously controlling the reading of the detector in relation to the lamp flash. The program for the computer may be in the form of software, but is advantageously programmed as firmware in a read-only memory device (PROM) 56,
For example, it is stored as permanent information in XILINX. Screen 58 displays spectrum and operating information. Operator input can be performed by a keyboard, but a touch screen is particularly convenient. A printer port can be provided. The computer program is advantageously C
++ and assembly language. The adaptation of the program to the present invention is easily understood from the flowchart and the description, and can be implemented by those skilled in the art. The flowchart illustrates the means and steps for performing various aspects of the invention. The details of the computer and program are not critical to the invention, and conventional computers and other desired computers and program elements may be used for the purposes described herein as well.
【0021】この実施例のスペクトルメータ−検知器構
成に対する全スペクトルレンジは赤外線(IR)から紫
外線(UV)までであり、一般的に約220から760
nmの波長である。しかしいくつかのスペクトルは狭い
レンジで処理することができる。有利な検知器は線形ア
レイとして形成されており、これからスペクトル位置が
計算目的のためにピクセル単位で表出され、適切な場合
には波長として表示される。The overall spectral range for the spectrometer-detector configuration of this embodiment is from infrared (IR) to ultraviolet (UV), typically between about 220 and 760.
nm wavelength. However, some spectra can be processed in a narrow range. The preferred detector is formed as a linear array, from which spectral positions are expressed in pixels for computational purposes and, where appropriate, displayed as wavelengths.
【0022】フラッシュランプコントローラはCPUと
光源との間に接続されている。コンピュータとしての側
面のコントローラとランプコントローラとは共に、ラン
プと検知器の両方を制御する制御手段を構成する。電圧
供給部とフラッシュコントローラは一般的にランプユニ
ットに組み込まれており、選択された光源を駆動するよ
うに適合されている。The flash lamp controller is connected between the CPU and the light source. The controller on the side of the computer and the lamp controller together constitute control means for controlling both the lamp and the detector. The voltage supply and flash controller are typically incorporated into the lamp unit and are adapted to drive the selected light source.
【0023】有利な光源14はキセノンフラッシュラン
プであり、例えばEG&GのモデルLS−225であ
る。ランプ容器は高純度クオーツガラス、または所望の
スペクトルレンジの端部の紫外線を通過させる紫外線透
過性ガラスである。これに関連するコントローラによ
り、ランプは光を通常は120Hzのパルスで発生す
る。パルスは35mJであり、実質的に矩形である。そ
の電源46からのランプ電圧は可変であり、フラッシュ
パルスの高さはこの電圧に比例し、したがって制御可能
である。トリガ48は、ランプを選択された一連のパル
スでフラッシュさせる。装置はいずれの時点でも、スペ
クトルデータの各捕捉毎に同じ総数のフラッシュ、例え
ば120のフラッシュで動作することが所望される。択
一的にランプは比較的長く、ほとんど連続的に動作する
ことができ、この場合はコンピュータプロセッサが受信
されたデータ信号の処理を、選択されたフラッシュ数の
間だけに制限する。しかしランプ寿命の理由から、フラ
ッシュを制限するのが有利である。したがって、ウォー
ムアップ時間を必要としないランプの瞬時動作が所望さ
れる。An advantageous light source 14 is a xenon flash lamp, for example the model LS-225 of EG & G. The lamp vessel is high purity quartz glass, or UV transmissive glass that allows UV radiation at the ends of the desired spectral range to pass. With an associated controller, the lamp generates light, typically at 120 Hz pulses. The pulse is 35 mJ and is substantially rectangular. The lamp voltage from the power supply 46 is variable, and the height of the flash pulse is proportional to this voltage and is therefore controllable. Trigger 48 causes the lamp to flash with a selected series of pulses. It is desired that the device operate at any one time with the same total number of flashes, for example 120 flashes, for each acquisition of spectral data. Alternatively, the lamp is relatively long and can operate almost continuously, in which case the computer processor limits the processing of the received data signal to only a selected number of flashes. However, for lamp life reasons, it is advantageous to limit the flash. Therefore, an instantaneous operation of the lamp that does not require a warm-up time is desired.
【0024】格子20は従来形式のものである。しかし
格子は有利には、他の形式の分散要素、例えばプリズム
が使用される。The grating 20 is of a conventional type. However, other types of dispersive elements, for example prisms, are preferably used for the grating.
【0025】フィルタ26はスペクトルの強力部分の次
数を配列し、レベル合わせするのに用いる。200から
400nmのいくつかの二次スペクトルが検知器に到達
していることが400から800nmの1次領域で発見
された。薄膜技術によって構成された薄膜が200から
400nmの波長を、この検知器の400〜800nm
のピクセル領域でブロックする。Filter 26 is used to order and level the order of the strong portion of the spectrum. Several secondary spectra from 200 to 400 nm reaching the detector were found in the primary region from 400 to 800 nm. A thin film formed by thin film technology emits a wavelength of 200 to 400 nm, and a wavelength of 400 to 800 nm of the detector.
Block in pixel area.
【0026】フィルタは検知器上に、400nmから5
60nmの間の位置で配置され、スペクトルの二次成分
をブロックし、スペクトルのこの部分を35%透過率ま
で減衰する。フィルタによって紫外線レンジのエネルギ
ーが、装置を飽和させることなく約3倍まで通過するこ
とができる。The filter is on the detector from 400 nm to 5 nm.
Located at a position between 60 nm, it blocks the secondary components of the spectrum and attenuates this part of the spectrum to 35% transmission. The filter allows energy in the ultraviolet range to pass up to about three times without saturating the device.
【0027】検知器22は従来形式、または所望の他の
形式の線形検知器であり、有利にはCCD、例えばOcea
n Optics Inc,Dunedin,Florida,type 52000である。こ
のような検知器は光検知ダイオード23(ピクセル)の
線形アレイを有し、光検知ダイオードは0.34nm/
ピクセルの公称スペクトル分解能を有する。全部で20
48ピクセルが光スペクトルに所望のスペクトルレンジ
にわたって露出される。このような検知器はダイオード
と関連したデバイス構造を有しており、これによりエネ
ルギーは各ピクセルに、読み出しがコンピュータコント
ローラにより指示されるまで蓄積される。したがって入
力放射は選択された数または所定数の1つまたは複数の
ランプフラッシュの間、積分される。この機能を実行す
るのに適切な他の形式の検知器、例えばCID(charge
injection device)を使用することもできる。The detector 22 is a conventional type, or any other type of linear detector desired, and is advantageously a CCD, such as an Oceana.
n Optics Inc, Dunedin, Florida, type 52000. Such a detector has a linear array of light sensing diodes 23 (pixels), with a light sensing diode of 0.34 nm /
It has a nominal spectral resolution of pixels. 20 in total
Forty-eight pixels are exposed to the light spectrum over the desired spectral range. Such detectors have a device structure associated with a diode whereby energy is stored in each pixel until readout is indicated by a computer controller. Thus, the input radiation is integrated during a selected or predetermined number of one or more lamp flashes. Other types of detectors suitable for performing this function, such as CID (charge
injection device) can also be used.
【0028】検知器22はCPU52と、従来のまたは
他の所望のA/Dデバイス50を介して動作的に接続さ
れており、このA/Dデバイスは例えば、MAXIM12ビ
ットシリアルデバイスA/D変換器、形式MAX176
である。このデバイスは検知器により発生されたアナロ
グスペクトル信号をデジタルに変換する。A/Dはデジ
タルスペクトル信号62をCPUに、カウントの形態で
供給する。このカウントは、計算においてスペクトル透
過性を表すのに有利なユニットである。スペクトルデー
タ(スペクトル;または透過性データ)は、ピクセルが
所定数のフラッシュに対する1積分期間中に受信した全
エネルギーに相当する。A/Dは1つのピクセルから同
時にデータを供給する。12ビットA/Dは4096カ
ウントで満たされ(飽和)、このカウントがデータ捕捉
中の1つのピクセルにおけるスペクトルピークの最大高
さを決定する。検知器は択一的に飽和限界を検出するこ
とができるが、有利にはA/Dは限界を検出する。なぜ
なら、スペクトルレンジの全域で同じだからである。A
/DはまたCPUコントローラからのアドレシング指令
を検知器に、ランプ動作と関連した所定数のランプフラ
ッシュにわたる積分のために伝達する。The detector 22 is operatively connected to the CPU 52 via a conventional or other desired A / D device 50, such as a MAXIM 12-bit serial device A / D converter. , Format MAX176
It is. This device converts the analog spectral signal generated by the detector to digital. The A / D supplies the digital spectrum signal 62 to the CPU in the form of a count. This count is an advantageous unit for expressing spectral transparency in calculations. Spectral data (spectrum; or transmission data) corresponds to the total energy that a pixel received during one integration period for a given number of flashes. The A / D supplies data from one pixel simultaneously. The 12-bit A / D is filled with 4096 counts (saturation), which determines the maximum height of the spectral peak at one pixel during data acquisition. The detector can alternatively detect the saturation limit, but preferably the A / D detects the limit. This is because it is the same over the entire spectrum range. A
/ D also transmits addressing commands from the CPU controller to the detector for integration over a predetermined number of lamp flashes associated with lamp operation.
【0029】上に示したように、光源14は予選択され
た総数(フラッシュ総数)、例えば120だけフラッシ
ュされる。または択一的にコンピュータはフラッシュ総
数の期間の間、データを処理し、実際のフラッシュ期間
は延長される。この総数は、各積分ユニットに対して検
知器により使用されるフラッシュ所定数の倍数に等し
い。したがって検知器は通常、信号データの積分ユニッ
トの相応の倍数が得られるようにアドレシングされる。
プロセッサは信号データのユニットの倍数を加算してス
ペクトルデータを形成する。ユニット当たりの所定数は
飽和限界内で積分ユニットを提供する数として確定され
る。このような限界は検知器またはA/Dの限界であ
る。この実施例ではこの限界は、A/Dが各ユニットに
対して最大4096カウントを有すると仮定される。As indicated above, the light sources 14 are flashed by a preselected number (the total number of flashes), eg, 120. Alternatively, the computer processes the data for a period of the total number of flashes, and the actual flash period is extended. This total number is equal to a multiple of the predetermined number of flashes used by the detector for each integration unit. The detector is therefore usually addressed in such a way that a corresponding multiple of the integration unit of the signal data is obtained.
A processor adds the multiples of the units of the signal data to form spectral data. The predetermined number per unit is determined as the number that provides the integration unit within the saturation limit. Such limits are detector or A / D limits. In this example, this limit is assumed that the A / D has a maximum of 4096 counts for each unit.
【0030】検知器からの信号データは透過のエネルギ
ーを表す。これは、オープンビームエネルギー透過Eo
(ランプフラッシュ、試料なし)、試料透過Es(ラン
プフラッシュ)、またはブランク透過EB(ランプフラ
ッシュ)である。ブランク透過は、溶媒を有するキュベ
ットまたは他の試料容器であるブランク、または実際の
試料材料を伴わない他のキャリアであるブランクに対す
るものである。択一的に“ブランク”は比較のための標
準試料とすることができる。ダーク透過はバックグラン
ド放射、およびランプ放射なしで捕捉された電子のノイ
ズを表し、最初に生透過データから減算される。散乱光
と非線形性に対する補正は下で説明する。この補正は、
前記の透過データEo、EsとEBに対して行われる。The signal data from the detector represents the energy of transmission. This is the open beam energy transmission E o
(Lamp flash, no sample), a specimen transmitted E s (lamp flash), or blank transmission E B (lamp flash). Blank permeation is for blanks that are cuvettes or other sample containers with solvent, or blanks that are other carriers without actual sample material. Alternatively, the "blank" can be used as a standard for comparison. Dark transmission represents the background radiation and the noise of electrons captured without lamp radiation and is first subtracted from the raw transmission data. Corrections for scattered light and nonlinearity are described below. This correction is
Wherein the transmission data E o, is performed with respect to E s and E B.
【0031】プロセッサは有利には透過率(Es/Eo、
またはEB/Eo)を試料AsまたはブランクABの吸収に
変換する。最後に試料に対する相対吸収値AFが計算さ
れる。The processor advantageously has a transmittance (E s / E o ,
Or converting an E B / E o) to the absorption of the sample A s or blank A B. Finally, the relative absorption value AF for the sample is calculated.
【0032】 AS=smooth(log10(Eo/Es)) 式1 AB=smooth(log10(Eo/EB)) 式2 AF=AS−AB 式3 ここでLog10は、10を底とする対数であり、“smoo
th”は従来の方法によるデータの平滑化である。従来の
方法とは、各データポイントに対して9つ(または他
の)ポイントを平均するスライディングボックスカー、
または例えば19の選択された数を使用するSavitsky-G
olay スムージングアルゴリズムである。[0032] A S = smooth (log 10 ( E o / E s)) Formula 1 A B = smooth (log 10 (E o / E B)) Equation 2 A F = A S -A B Formula 3 where Log 10 is a logarithm with a base of 10, and "smooth
th "is a smoothing of the data by the conventional method, which is a sliding boxcar averaging nine (or other) points for each data point,
Or Savitsky-G using, for example, 19 selected numbers
olay is a smoothing algorithm.
【0033】本発明のスペクトルメータ装置は有利に
は、試料の手動挿入と操作者による方法選択および試料
材料の形式選択を除いて完全に自動化されるように構成
されている。操作がスタート64されると(図2)、操
作者は方法をタッチスクリーンで選択し66、コンピュ
ータは自動的に図3に示すいくつかの項目68をチェッ
クする。チェックアウト検査を含むこれら項目のほとん
どは自己説明的である。オープンビーム操作70が、動
作点に対するベースラインデータを捕捉し、波長較正を
行うために実行される。これのちょうど前(または後)
で、有利にはほとんど他のデータ捕捉により、ダーク
(バックグランド)スペクトルが収集される72。また
実際の試料ラン74の前で、スペクトルデータのブラン
クスペクトルが得られ76、これは試料なしの試料サポ
ート媒体により行われる。そして77で標準試料による
データが得られる。The spectrometer device of the present invention is advantageously configured to be fully automated except for manual sample insertion and operator method selection and sample material type selection. When operation is started 64 (FIG. 2), the operator selects a method on the touch screen 66 and the computer automatically checks several items 68 shown in FIG. Most of these items, including checkout tests, are self-explanatory. An open beam operation 70 is performed to capture baseline data for the operating point and perform wavelength calibration. Just before (or after) this
A dark (background) spectrum is collected 72, advantageously with almost any other data acquisition. Also, prior to the actual sample run 74, a blank spectrum of spectral data is obtained 76, which is performed with the sample support medium without sample. Then, at 77, data from the standard sample is obtained.
【0034】十分に補正されたオープンビームスペクト
ル70を捕捉に対する手順が図4に示されている。ダー
クスペクトルデータが収集され72、それらが予選択さ
れたレンジ内にあるか否かが検査される。いずれかのポ
イントが外にあれば、エラー経路80が取られる。スペ
クトルデータが捕捉され82、そしてダークスペクトル
が減算される84。動作点86と散乱光88および非線
形性90に対する補正については以下に説明する。The procedure for acquiring a fully corrected open beam spectrum 70 is shown in FIG. Dark spectrum data is collected 72 and checked to see if they are within a preselected range. If any point is outside, an error path 80 is taken. Spectral data is captured 82 and the dark spectrum is subtracted 84. The correction for the operating point 86, the scattered light 88 and the non-linearity 90 will be described below.
【0035】補正されたオープンビームスペクトルEo
(図5)は記憶された基準スペクトルERに似ていなけ
ればならない。比較91(図3)のために、差吸収AD
が比較される。The corrected open beam spectrum E o
(FIG. 5) must resemble the stored reference spectrum E R. For comparison 91 (FIG. 3), the difference absorption A D
Are compared.
【0036】 AD=smooth(log10(Eo/ER)) 式4 この式は実質的にスペクトルレンジ全域でゼロであるべ
きである。所定数(例えば9)のポイント以上で所定の
数字(例えば0.03)を越えていれば、エラーが補正
されるかまたは表示される。この手続きは操作者に対し
てエラー(ホルダ内の試料)、装置ドリフト(例えば温
度変化から)または装置機能不全を警告する。ドリフト
が存在すれば動作点が自動的にリセットされる。この手
続きの後で、新たな基準オープンビームが捕捉される9
3。A D = smooth (log 10 (E o / E R )) Equation 4 This equation should be substantially zero over the entire spectral range. If the number exceeds a predetermined number (for example, 0.03) by more than a predetermined number (for example, 9) of points, the error is corrected or displayed. This procedure alerts the operator to errors (sample in holder), equipment drift (eg, from temperature changes) or equipment malfunction. If there is a drift, the operating point is automatically reset. After this procedure, a new reference open beam is captured 9
3.
【0037】“動作点”95はパフォーマンスを最適化
するために動作パラメータを参照し、とりわけ検知器か
らのスペクトル信号の各集積されたユニットに対してフ
ラッシュの数と、フラッシュランプに供給される電圧を
指示する。対象物は、各検知器読み出しに対し実用的に
できるだけ多くの光で収集され、検知器により積分され
るフラッシュの最適数とランプに対する最適電圧を確定
する。"Operating point" 95 refers to operating parameters to optimize performance, in particular the number of flashes for each integrated unit of spectral signal from the detector and the voltage supplied to the flash lamp. Instruct. The object is collected with as much light as practical for each detector readout to determine the optimal number of flashes integrated by the detector and the optimal voltage for the lamp.
【0038】フラッシュの所定数を確定するために(図
6)、装置はオープンビームモード82(試料キュベッ
トなし)と、予備的数のフラッシュ94(例えば3フラ
ッシュ)と、予備的電圧96で動作され、予備的スペク
トル透過データを発生する。(ダークスペクトルと、散
乱光および非線形性に対する補正は必要ない)オープン
ビームのスペクトル中の最高ピーク98(図5)とこれ
に関連するピクセルロケーションと予備的ピーク高さ1
00が確定される。ピークは一般的にピクセルの中央に
ないから、従来の手続きがピークロケーションと高さを
検出するための早期手続きで使用される。例えばピーク
の両側で近接する2つのピクセルから外挿されたライン
の交点。To establish a predetermined number of flashes (FIG. 6), the apparatus is operated in an open beam mode 82 (no sample cuvette), a preliminary number of flashes 94 (eg 3 flashes), and a preliminary voltage 96. , Generate preliminary spectral transmission data. (Dark spectrum and no correction for scattered light and non-linearity is required) The highest peak 98 (FIG. 5) in the spectrum of the open beam and its associated pixel location and preliminary peak height 1
00 is determined. Since the peak is typically not in the center of the pixel, conventional procedures are used in early procedures to detect peak location and height. For example, the intersection of a line extrapolated from two neighboring pixels on either side of the peak.
【0039】予備的ピーク高さは予選択された最大ピー
ク高さ104と比較される102。予選択された最大ピ
ーク高さは上に示すように本実施例では4096カウン
トである。この比較から例えば比によって、フラッシュ
の調整された数106が決定される。この調整された数
とは、最高ピークに対する相応のピーク高さを伴う相応
のスペクトルデータを生むこととなる信号データの積分
ユニットを形成するのに必要な数である。このようにし
て相応のピーク高さは最大ピーク高さと等しきかまたは
それよりやや下である。“やや下”とは、最大値の下で
あって、調整数において1つのフラッシュの変動に関連
したレンジ内にあることを意味する。調整された数は、
装置の後続動作のため集積ユニットにおける所定のフラ
ッシュ数として記憶される。この数は通常は、積分ユニ
ット当たり2から4のフラッシュである。したがってこ
の数は比較的多くの量の光を1つの積分ユニットで供給
するが、飽和最大値の下である。The preliminary peak height is compared 102 to a preselected maximum peak height 104. The preselected maximum peak height is 4096 counts in this embodiment, as shown above. From this comparison, the adjusted number 106 of flashes is determined, for example, by ratio. This adjusted number is the number necessary to form an integral unit of signal data that will yield corresponding spectral data with a corresponding peak height relative to the highest peak. The corresponding peak height is thus equal to or slightly below the maximum peak height. "Slightly below" means below the maximum value and within the range associated with one flash variation in the adjustment number. The adjusted number is
It is stored as a predetermined number of flashes in the integrated unit for subsequent operation of the device. This number is typically 2 to 4 flashes per integration unit. This number therefore supplies a relatively large amount of light in one integration unit, but below the saturation maximum.
【0040】さらに動作点決定について、動作電圧がフ
ラッシュの調整された数が確定された後に決定される。
これは最大値にもっとも近付くように行われる。上に示
したように、動作手段は光源を光源電圧で駆動する。こ
れは光源が光源電圧に依存する強度を有するように行わ
れる。キセノンランプを使用するこの実施例では、この
依存性は実質的に線形であり、ランプコントローラでは
電圧は、固定電圧と0から150Vの可変電圧の和であ
る。Further for operating point determination, the operating voltage is determined after the adjusted number of flashes has been determined.
This is done to get closest to the maximum value. As indicated above, the operating means drives the light source with the light source voltage. This is done so that the light source has an intensity that depends on the light source voltage. In this embodiment using a xenon lamp, this dependence is substantially linear, and in the lamp controller the voltage is the sum of a fixed voltage and a variable voltage from 0 to 150V.
【0041】動作電圧を検出するために(図5)、装置
が動作され82、続いて少なくとも2回、オープンビー
ムモードで、そして所定数のフラッシュとしての調整さ
れた数106で動作される。最初の動作は第1の光源電
圧108により、可変電圧をゼロに設定して行われ、最
高ピーク(フラッシュ数検出に対するのと同じピーク)
に対する第1のピーク高さ110を伴う相応のスペクト
ルデータが発生される。第2の動作は第2の光源電圧1
12により行われ、これは30Vの可変電圧を伴う。こ
れにより最高ピークに対する第2のピーク高さ114を
伴う相応のスペクトルデータを発生する。このような2
つの動作は線形依存性に対しては十分である。しかし依
存性が非線形の場合はさらに多くを実行する。To detect the operating voltage (FIG. 5), the apparatus is operated 82, and then at least twice, in open beam mode, and with the adjusted number 106 as a predetermined number of flashes. The first operation is performed by setting the variable voltage to zero by the first light source voltage 108, and the highest peak (the same peak as that for detecting the number of flashes)
, Corresponding spectral data with a first peak height 110 is generated. The second operation is the second light source voltage 1
12, which involves a variable voltage of 30V. This produces corresponding spectral data with a second peak height 114 relative to the highest peak. Such 2
One operation is sufficient for linear dependence. But if the dependence is non-linear, we do much more.
【0042】関数依存性(例えば線形)116が光源電
圧とピーク高さとの間で検出される118。これは第1
と第2の光源電圧と、第1と第2のピーク高さを適合さ
せることにより行われる。この適合から、動作電圧12
0が決定される122。この動作電圧は、最高ピークに
対して関連するピーク高さを生じるのに必要な電圧であ
り、このような高さは最大ピーク高さに等しいか、また
は近接して下である。“近接して下”とは、下である
が、最大値にできるだけ近いことを意味し、例えば40
95カウントである。例えば123Vが決定される。こ
の動作的光源電圧は、装置の後続動作のために光源を駆
動するのに設定される。調整動作点は装置のドリフト、
および装置間の変動を補償することができる。A function dependency (eg, linear) 116 is detected 118 between the source voltage and the peak height. This is the first
And the second light source voltage and the first and second peak heights. From this adaptation, the operating voltage 12
0 is determined 122. This operating voltage is the voltage required to produce an associated peak height relative to the highest peak, such height being equal to or close to the maximum peak height. "Closely below" means below, but as close as possible to the maximum, for example 40
95 counts. For example, 123V is determined. This operative light source voltage is set to drive the light source for subsequent operation of the device. The adjustment operating point is the drift of the device,
And variations between devices can be compensated.
【0043】この段階で有利には、他のオープンビーム
スペクトルが捕捉され、将来の使用のために基準スペク
トルER(図3)として記憶される。この基準スペクト
ルの別の決定は、工場で最初に、またはランニング平均
として行うことができる。しかし、この段階での捕捉は
最新の基準を提供し、初期の装置ドリフトを無効にす
る。Advantageously at this stage, another open beam spectrum is captured and stored for future use as a reference spectrum E R (FIG. 3). Another determination of this reference spectrum can be made initially at the factory or as a running average. However, capture at this stage provides an up-to-date reference and negates initial equipment drift.
【0044】上に述べた積分ユニットのフラッシュ数の
検出は、比較的多くの光を積分ユニットで提供するが、
飽和最大以下であるようにして決定される。これは非フ
ラッシュランプを取り囲むまで拡張することができる。
したがってランプは少なくとも積分時間の間、連続的に
オンであり、検知器は信号を所定持続期間の間、積分
し、信号データの積分ユニットを形成する。所定の持続
期間を決定するために、装置は試料なしで、積分信号の
予備的持続期間(フラッシュの数を置換する94,図
6)動作される。これにより予備的スペクトルデータが
発生される。最高ピークは、予備的スペクトルデータに
おいて確定される。このピークは関連する予備的ピーク
高さを有し、予選択された最大ピーク高さと比較され、
調整された持続期間を決定する(フラッシュの数を置換
106)。この調整された持続期間は、信号データのユ
ニットを形成し、最高ピークに対して相応のピーク高さ
を伴う相応のスペクトルデータを形成するのに必要な持
続期間である。相応のピーク高さは最大ピーク高さに等
しいか、または近似的に下である。調整された持続期間
は装置の後続動作のための所定の持続期間として使用さ
れる。The above-described detection of the number of flashes of the integration unit provides a relatively large amount of light in the integration unit.
It is determined to be less than the saturation maximum. This can be extended to encompass non-flash lamps.
Thus, the lamp is continuously on for at least the integration time, and the detector integrates the signal for a predetermined duration to form an integration unit of the signal data. In order to determine the predetermined duration, the device is operated without a sample, the preliminary duration of the integration signal (replace the number of flashes 94, FIG. 6). This generates preliminary spectral data. The highest peak is determined in the preliminary spectral data. This peak has an associated preliminary peak height, which is compared to the preselected maximum peak height,
Determine the adjusted duration (replace the number of flashes 106). This adjusted duration is the duration required to form a unit of signal data and to form corresponding spectral data with a corresponding peak height relative to the highest peak. The corresponding peak height is equal to or approximately below the maximum peak height. The adjusted duration is used as a predetermined duration for subsequent operation of the device.
【0045】上に示したように、装置は全スペクトルレ
ンジにわたって動作する。所定の形式の試料に対しては
ナローレンジスペクトルが所望される。これは例えば2
20から400nm、または525から760nmであ
る。またほとんど全域をカバーし、波長の上部または下
部だけを除外することが所望されることもある。これは
例えば220〜700の全域のうちの230から700
である。コンピュータはこのようなナローレンジに対す
るデータだけを処理する。ナローレンジは、光の最大透
過を達成するフラッシュ数およびランプ電圧の最適動作
点を決定するために使用される最高ピークを有すること
はない。ナローレンジに対する光透過はそれ以外で達成
されたであろう高さほどは高くない。“ズーム”手続き
が上へ向かう光透過を調整するために使用される。As indicated above, the device operates over the entire spectral range. A narrow range spectrum is desired for a given type of sample. This is for example 2
20 to 400 nm, or 525 to 760 nm. It may also be desirable to cover almost the entire region and exclude only the upper or lower wavelengths. This is, for example, 230 to 700 out of the entire range of 220 to 700.
It is. The computer processes only data for such a narrow range. The narrow range does not have the highest peak used to determine the optimal operating point for the number of flashes and lamp voltage to achieve maximum transmission of light. Light transmission for the narrow range is not as high as would otherwise have been achieved. A "zoom" procedure is used to adjust the upward light transmission.
【0046】この手続きに対して、フラッシュの調整数
106と動作電圧120が前に上で説明したように(図
6)決定されている。試料形式がタッチスクリーンのボ
タンにより選択されると124(図7)、ナロースペク
トルレンジ126(フルレンジ内)が自動的に選択され
る(または択一的に直接手動選択として)。装置は、ス
ペクトルデータ128を捕捉するために、選択された試
料と予決定された電圧と、所定数として調整された数の
フラッシュにより動作される。プロセッサは、相応のス
ペクトルデータをナロースペクトルレンジでだけ形成す
る。最高ピーク130(図5)と相応の予備的ピーク高
さ132がこのレンジで検出される。For this procedure, the flash adjustment number 106 and operating voltage 120 have been determined as previously described (FIG. 6). When the sample type is selected via the touch screen buttons 124 (FIG. 7), the narrow spectral range 126 (within the full range) is automatically selected (or alternatively as a direct manual selection). The instrument is operated with a selected sample, a predetermined voltage, and an adjusted number of flashes to capture spectral data 128. The processor forms the corresponding spectral data only in the narrow spectral range. The highest peak 130 (FIG. 5) and the corresponding preliminary peak height 132 are detected in this range.
【0047】整数比(ズーム係数)134、すなわち整
数の比が計算される136。この比は、予選択された最
高ピーク高さ104(例えば4096カウント)の予備
的ピーク高さ132に対する実際の比に近似する。ズー
ム係数は調整数(整数)と乗算することができ、フラッ
シュの別の整数を生むことができる。したがって係数は
一般的に、調整数に等しい分母を有する。例えばフラッ
シュの調整数が3であれば、6/3のズーム係数は2の
ような単純な整数であり、増加した6フラッシュの動作
数を生む。またはズーム係数は5/3であり、増加した
5フラッシュの動作数を生む。制限するものではない
が、調整数は一般的に2から6であり、ズーム係数は約
12までになる。数が増加してもフラッシュの総数(例
えば120)は同じままであり、したがって増加した数
はそのような総数に割り切れることが所望される。調整
数106は次にこのズーム係数により乗算され138、
フラッシュの所定数に対する増加した動作数140を決
定する。An integer ratio (zoom factor) 134, ie, an integer ratio, is calculated 136. This ratio approximates the actual ratio of the preselected highest peak height 104 (eg, 4096 counts) to the preliminary peak height 132. The zoom factor can be multiplied by the adjustment number (integer), yielding another integer in the flash. Thus, the coefficients generally have a denominator equal to the adjustment number. For example, if the number of flash adjustments is three, the zoom factor of 6/3 is a simple integer such as two, resulting in an increased number of six flash operations. Alternatively, the zoom factor is 5/3, resulting in an increased number of 5 flash operations. Without limitation, the number of adjustments is typically two to six, with a zoom factor of up to about twelve. As the number increases, the total number of flashes (eg, 120) remains the same, so it is desirable that the increased number be divisible by such total number. The adjustment number 106 is then multiplied by this zoom factor 138,
Determine the increased number of operations 140 for a given number of flashes.
【0048】装置は次にズームモードで動作し、スペク
トルデータ144を選択された試料とフラッシュの所定
数としての動作数により捕捉する。予備的スペクトルデ
ータ146が、選択された試料に対してナロースペクト
ルレンジ126で動作数140により形成される。そし
て(有利には散乱光と非線形性の補正の後)予備的スペ
クトルデータが整数比134により割り算され148、
選択された試料を表す試料スペクトルデータ150が得
られる。(試料データ捕捉については下でさらに詳細に
説明する。)このズーム手続きはフラッシュランプを必
要とせず、より大まかに連続ランプを用いて利用するこ
とのできることがわかる。所定持続期間の間、フラッシ
ュの所定数の代わりに検知器読み出しに対して積分が行
われ、調整数の代わりに調整された持続期間が、また動
作数の代わりに動作持続期間が使用される。The apparatus then operates in a zoom mode, capturing spectral data 144 with the selected sample and the number of operations as a predetermined number of flashes. Preliminary spectral data 146 is formed by the actuation number 140 in the narrow spectral range 126 for the selected sample. The preliminary spectral data is then divided by the integer ratio 134 (preferably after correction for scattered light and nonlinearity) 148,
Sample spectrum data 150 representing the selected sample is obtained. (Sample data acquisition is described in more detail below.) It can be seen that this zoom procedure does not require a flash lamp and can be more generally utilized with a continuous lamp. During the predetermined duration, integration is performed on the detector readings instead of the predetermined number of flashes, and the adjusted duration is used instead of the adjustment number and the operation duration is used instead of the operation number.
【0049】いくつかの他の決定は一般的に、重大な変
化が装置に発生しない限り、一回だけ工場でまたは最初
に行われる。これら決定に対する動作および計算を、装
置の自動プロセスに組み込む必要はない。Some other decisions are typically made only once at the factory or first, unless significant changes occur in the equipment. The actions and calculations for these decisions need not be incorporated into the automated process of the device.
【0050】このような決定の1つは散乱光に対するも
のであり、散乱光は検知器を通過する不所望の光であ
る。十分に密閉された装置では散乱光はまず第1に格子
の欠陥によるものである。補正を決定するために、装置
は標準試料で動作される。標準試料は標準吸収曲線を有
しており、この曲線は選択されたスペクトル位置に高い
吸収レベルを、他のスペクトル位置に低い吸収レベルを
備えている。散乱光の測定に使用される亜硝酸ナトリウ
ムのような工業規格を、本願の拡張のために使用するこ
とができる。これは典型的には標準吸収曲線を有してお
り、この曲線は現存レンジの低波長端部に約5つの吸収
(散乱光なし)を備えている。この低端部における標準
スペクトルレンジが散乱検出のために選択され、これは
例えば350〜370nmであり、60ピクセルのレン
ジを伴う。低波長で測定された標準試料の吸収は一般的
に散乱光により低減される、例えば2.1。現在の動作
目的に対して、達成可能な標準高吸収ASelは例えば3
であり、標準レンジに対して予め定められる。One such determination is for scattered light, which is unwanted light passing through the detector. In a well-sealed device, the scattered light is primarily due to lattice defects. To determine the correction, the instrument is run on a standard sample. The standard sample has a standard absorption curve, which has high absorption levels at selected spectral positions and low absorption levels at other spectral positions. Industry standards such as sodium nitrite used for measuring scattered light can be used for extension of the present application. It typically has a standard absorption curve, which has about 5 absorptions (no scattered light) at the low wavelength end of the existing range. A standard spectral range at this lower end is selected for scatter detection, which is for example 350-370 nm, with a range of 60 pixels. The absorption of a standard sample measured at low wavelength is generally reduced by scattered light, eg 2.1. For the current operating purpose, the standard high absorption A Sel achievable is for example 3
And is predetermined for the standard range.
【0051】標準スペクトルデータ(図8)が標準試料
に対して標準レンジで捕捉される152(有利にはダー
クスペクトルに対して補正されて)。そしてこの測定さ
れたデータはこのレンジにおける(1つまたは複数の)
スペクトルインクリメントの数により割り算され15
4、これにより修正された標準スペクトル(エネルギ
ー)データEStdが得られる。結果データは積分され
(加算)156、結果は最大可能値、すなわち4096
の飽和値により割り算され158、正規化される。これ
により標準試料に対する平均エネルギーe~Stdが得られ
る。係数Sは反復的に検出され、この係数は0から30
0のような予選択されたレンジ内の値を有し、有利には
2進サーチによる。初期値(150)が選択され、散乱
光に対する予備的補正値ΣpがΣ=S* e~Stdから計算
される160。測定されたオープンビームスペクトルデ
ータのオープンビームスペクトルEoも捕捉される16
2。このデータは、先行する手順のからのもっとも最近
のものであり、ダークスペクトルに対して補正されてお
り、レンジ内のピクセル数により割り算され164、修
正されたデータを形成する。この修正されたスペクトル
データEoと標準エネルギーデータEStdは予備的に計算
166で補正値を減算することにより補正される(それ
ぞれEo'とEStd')。すなわち、 Eo'=Eo−Σpであ
り、 EStd'=ESt d−Σpである。これら補正されたデ
ータは、標準試料に対する予備的補正標準吸収A
Std(Eq.1を使用して)に変換される168。この
予備的吸収は予め定められた標準高吸収ASelと比較さ
れる170。この補正された吸収が過度に高ければ17
2、問題が指示される。別のSが選択される174:補
正された吸収がレンジ内にあるが過度に高ければ、次の
係数Sが減少される。過度に低ければ次の係数が増大さ
れ、2進サーチの反復が繰り返される。補正された吸収
が実質的に標準吸収に等しく、Sにおける後続の変化が
予選択された最小値(例えば2)より少なければ17
6、反復は終了され、Σpに対する最後の値が散乱光に
対する補正値Σとして使用される178。後続の計算1
80で、この補正値は測定されたスペクトルデータE
meas(オープンビーム、試料またはブランク)から減算
され、補正されたスペクトルデータEcorr=Emeas−Σ
を形成する。The standard spectral data (FIG. 8) is acquired 152 (preferably corrected for the dark spectrum) for a standard sample in the standard range. And the measured data is in this range (one or more)
15 divided by the number of spectral increments
4. Thus, corrected standard spectrum (energy) data E Std is obtained. The result data is integrated (added) 156 and the result is the maximum possible value, ie, 4096
Divided by the saturation value of 158 and normalized. As a result, the average energy e to Std for the standard sample is obtained. The coefficient S is detected iteratively, and is between 0 and 30
It has a value within a preselected range, such as 0, and is preferably due to a binary search. An initial value (150) is selected and a preliminary correction value Σ p for scattered light is calculated 160 from Σ = S * e ~ Std . The open beam spectrum E o of the measured open beam spectrum data is also captured 16
2. This data is the most recent from the previous procedure and has been corrected for the dark spectrum and divided 164 by the number of pixels in the range to form the corrected data. The corrected spectrum data E o and the standard energy data E Std are corrected by subtracting correction values in preliminary calculation 166 (E o ′ and E Std ′, respectively). In other words, 'a = E o -Σ p, E Std ' E o a = E St d -Σ p. These corrected data represent the preliminary corrected standard absorbance A for the standard sample.
168 converted to Std (using Eq. 1). This preliminary absorption is compared 170 to a predetermined standard high absorption A Sel . 17 if this corrected absorption is too high.
2. The problem is indicated. Another S is selected 174: If the corrected absorption is in range but too high, the next factor S is reduced. If it is too low, the next coefficient is increased and the binary search iteration is repeated. 17 if the corrected absorption is substantially equal to the standard absorption and the subsequent change in S is less than a preselected minimum (eg, 2).
6. The iteration is terminated and the last value for { p is used as the correction value for scattered light 178. Subsequent calculation 1
At 80, the correction value is the measured spectral data E
Spectral data E corr = E meas −Σ subtracted and corrected from meas (open beam, sample or blank)
To form
【0052】係数Sを積分エネルギーe~による式で補
正値Σの検出のために使用することは、反復の妥当な数
を包含するのに有利である。反復の別のアプローチは、
散乱光補正値の反復決定に対する手段で行われる。例え
ば、補正値自体は最初に吸収の予備的計算のために評価
することができ、これは予め設定された吸収との比較を
基礎として反復的に入力される新たな値により行われ
る。同じように反復は、計算された吸収が、予め定めら
れた吸収からの選択された最小偏差内にあるときに停止
することができる。フラッシュランプを使用する本発明
の装置に対して特に適するが、散乱光に対する前述の手
続きはこのようなランプを必要としない。The use of the factor S for the detection of the correction value e in the form of the integral energy e ~ is advantageous for including a reasonable number of iterations. Another approach to iteration is
This is done by means for repeated determination of the scattered light correction value. For example, the correction value itself can be initially evaluated for a preliminary calculation of the absorption, which is done by repeatedly entering new values on the basis of a comparison with a preset absorption. Similarly, the iteration may stop when the calculated absorption is within a selected minimum deviation from the predetermined absorption. Although particularly suitable for the device of the present invention using a flash lamp, the above procedure for scattered light does not require such a lamp.
【0053】検知器の非線形性に対する補正(図9)も
また重大な変化が生じない限り、始めに決定されるだけ
である。光ビームの透過率の低いダーク試料が使用され
る。低透過率はスペクトルレンジ全域にわたって均一で
ある。装置は反復的に動作されるか182、または、ダ
ーク試料によりダークスペクトルデータの一連の積分ユ
ニット184を捕捉するために動作される。一連とは、
例えば90フラッシュから始まり17フラッシュずつ5
フラッシュに低下するフラッシュレンジのほとんどをカ
バーするフラッシュの様々な数の数集合186に対する
ものである。Corrections for detector non-linearities (FIG. 9) are also only initially determined unless significant changes occur. A dark sample having a low light beam transmittance is used. The low transmission is uniform throughout the spectral range. The apparatus may be operated repeatedly 182 or to capture a series of integration units 184 of dark spectral data with a dark sample. A series is
For example, starting with 90 flashes, 5 in 17 flashes
For a number set 186 of various numbers of flashes that cover most of the flash range that falls into flashes.
【0054】検知器は、フラッシュの各数に対するスペ
クトルデータを積分し、読み出す。データと計算のサイ
ズを低減するために、プロセッサは有利には所定の予選
択されたスペクトル位置に対するデータだけを選択す
る。これは例えば近似的に等間隔の各10ピクセルであ
り、有利には高スペクトルピークにある。フラッシュの
最大数は、全エネルギーをほとんど飽和と等価に通過さ
せるようなものでなければならない(例えば4096カ
ウント)。結果は、各予選択されたピクセルに対し、フ
ラッシュの数集合にわたるダークスペクトルデータのシ
ーケンスである。The detector integrates and reads out the spectral data for each number of flashes. In order to reduce the size of the data and calculations, the processor advantageously selects only data for a given preselected spectral location. This is, for example, approximately 10 equally spaced pixels each, and is preferably at a high spectral peak. The maximum number of flashes must be such that all energy is passed almost equivalent to saturation (eg, 4096 counts). The result is a sequence of dark spectral data over several sets of flashes for each preselected pixel.
【0055】したがって、各予選択されたピクセルに対
し、上昇入力エネルギーに対するスペクトル透過データ
の曲線188が存在する。この入力エネルギーはフラッ
シュの連続数により表される。装置が線形であれば、こ
れは直線になる。しかし一般的には曲線にドロップがあ
る。フラッシュの数186(入力エネルギーを表す)に
対するシーケンスダークスペクトルデータ(透過エネル
ギーを表す)の比190が計算される192。比対フラ
ッシュ数が各ピクセルに対する位置関数196に適合さ
れる194(例えば最小二乗法により)。これにより各
10ピクセルに対する分離関数が得られる。各関数のプ
ロットは、装置が線形であれば水平の直線になるが、こ
のようなプロットは一般的にピークを伴う滑らかな曲線
を示す。各ピクセルは類似の曲線を有するがレベルが異
なり、各曲線は1つの高点を有する。最高点(一般的に
整数フラッシュカウントではない)を伴う最高曲線が存
在する。この最高点の高さ198が検出され200、別
の高点204と比較され、位置関数が他のすべての曲線
に対して正規化され、これによりほとんど等しい各ピク
セルに対して正規化された関数集合206を形成する。
正規化された関数は結合される208。この結合は例え
ばそれぞれ別である最小二乗適合に重ね合わせることに
より行われる。この最小二乗適合はすべての関数に適用
され、エネルギー透過対フラッシュカウントのマスタ関
数214を形成する。この関数は、透過エネルギー対入
力エネルギーを表す。別の結合の方法、例えば平均化を
使用することができる。また高点を曲線上のポイントに
より、選択されたいずれかのピクセルで置換することが
できる。マスタ関数は補正係数のマスタデータテーブル
として記憶され、測定されたスペクトル透過データに適
用される。実際のスペクトルデータを線形化するため
に、これは変換係数により割り算され218、補正され
たスペクトルデータを形成する。この変換係数はテーブ
ル内の測定されたデータポイント220に関連するもの
である。Thus, for each preselected pixel, there is a curve 188 of the spectral transmission data versus the rising input energy. This input energy is represented by the number of consecutive flashes. If the device is linear, this will be a straight line. But in general there is a drop in the curve. The ratio 190 of the sequence dark spectrum data (representing the transmitted energy) to the number 186 of flashes (representing the input energy) is calculated 192. The ratio versus flash number is fitted 194 (eg, by least squares) to a position function 196 for each pixel. This gives a separation function for each 10 pixels. The plot of each function will be a horizontal straight line if the instrument is linear, but such plots generally show a smooth curve with peaks. Each pixel has a similar curve but at different levels, and each curve has one high point. There is a peak curve with a peak (generally not an integer flash count). The height 198 of this highest point is detected 200, compared to another high point 204, and the position function is normalized to all other curves, thereby providing a function normalized for each pixel that is almost equal. A set 206 is formed.
The normalized functions are combined 208. This combination is performed, for example, by superimposing different least square fits. This least squares fit is applied to all functions to form a master function 214 of energy transmission versus flash count. This function represents transmitted energy versus input energy. Other methods of combining, such as averaging, can be used. The high point can be replaced by a point on the curve with any selected pixel. The master function is stored as a master data table of correction factors and is applied to the measured spectral transmission data. This is divided by the transform coefficients 218 to linearize the actual spectral data to form corrected spectral data. This conversion factor is associated with the measured data point 220 in the table.
【0056】オープンビームシーケンス(図4)に戻る
と、散乱光に対する補正88と非線形性に対する補正9
0の後、波長較正(図3)が実行される222(図1
1)。選択されたランプ、この実施例ではフラッシュさ
れるキセノンランプが光源ビームを放射する。光源ビー
ムは複数のスペクトルピークを有しており、スペクトル
ピークは所定の既知の位置(図5)を有する。スペクト
ルデータ82の処理はスペクトルピークの測定されたス
ペクトル位置224を計算する。これは上に述べたよう
に隣接するピクセル対からの外挿法によって決定され
る。キセノンランプ光に対する既知の位置229に対す
る測定された位置の比228の関数への適合は例えば最
小二乗法によって為される。さらなる計算によって、予
め決定されたスペクトル位置に対する測定スペクトル位
置の較正テーブル232が得られる。この記憶されたテ
ーブルは、各オープンビーム動作によって更新される。
この波長決定は、フラッシュ光源の代わりに、スペクト
ルピークを有する定常的光源によって行われることが理
解される。択一的に、波長較正は散乱光または非線形性
に対する補正なしで実行することができる。同様に、較
正は適所においた試料により実行することができる。Returning to the open beam sequence (FIG. 4), a correction 88 for scattered light and a correction 9 for non-linearity
After 0, wavelength calibration (FIG. 3) is performed 222 (FIG. 1).
1). The selected lamp, in this embodiment a xenon lamp to be flashed, emits a source beam. The source beam has a plurality of spectral peaks, the spectral peaks having predetermined known positions (FIG. 5). Processing of the spectral data 82 calculates the measured spectral position 224 of the spectral peak. This is determined by extrapolation from adjacent pixel pairs as described above. The fit of the ratio 228 of the measured position to the known position 229 for the xenon lamp light to a function 228 is for example done by the least squares method. Further calculations result in a calibration table 232 of the measured spectral positions relative to the predetermined spectral positions. This stored table is updated with each open beam operation.
It is understood that this wavelength determination is made by a stationary light source having a spectral peak instead of a flash light source. Alternatively, wavelength calibration can be performed without correction for scattered light or nonlinearity. Similarly, calibration can be performed with the sample in place.
【0057】前述のオープンビーム動作の後に、ブラン
ク試料が容器に挿入される。容器はキュベットまたは他
の試料容器であり、溶媒を備えているか、または実際の
試料のない他のキャリアである。タッチスクリーンのボ
タン234(図12)を押すことにより、ダークスペク
トルデータが収集され236、検査される237。次に
スペクトルデータがブランクに対して得られる238。
ダークスペクトルがブランクスペクトルから減算され2
40、散乱光88と非線形性90に対する補正が行われ
る。オープンビームに対する比242、スムージング2
44および対数を使用して吸収246(Eq.2)が計
算される。紫外線検査が実行される248。吸収がいく
つかの波長において(例えば260,280,および3
20nm)1を越えれば問題が指示される。ピクセルは
波長に変換され250、ブラック試料に対するスペクト
ル情報が得られる。計算は、例えば“浮動小数点”平均
化を使用する従来の技術によって高速化される。この平
均化は、比の計算242において各他のピクセルの平均
を取る。After the aforementioned open beam operation, a blank sample is inserted into the container. The container is a cuvette or other sample container, with a solvent or other carrier without the actual sample. By pressing a button 234 (FIG. 12) on the touch screen, dark spectrum data is collected 236 and examined 237. Next, spectral data is obtained 238 for the blank.
The dark spectrum is subtracted from the blank spectrum and 2
40, correction for the scattered light 88 and the non-linearity 90 is performed. Ratio 242 to open beam, smoothing 2
Absorption 246 (Eq. 2) is calculated using the 44 and logarithms. An ultraviolet inspection is performed 248. At some wavelengths (eg, 260, 280, and 3)
If it exceeds 20 nm) 1, a problem is indicated. The pixels are converted to wavelengths 250 to obtain spectral information for the black sample. The calculation is speeded up by conventional techniques, for example using "floating point" averaging. This averaging takes the average of each other pixel in ratio calculation 242.
【0058】次に試料が容器に挿入される。タッチスク
リーン上のボタン操作252(図13)により、ダーク
スペクトルが再び収集され72、試料に対する予備的ス
ペクトルデータの捕捉に対する予走査が得られる。ダー
クスペクトルが減算され256、補正が散乱光88に対
して行われる。この段階で、ズーム係数134が上記の
ように(図7)計算される。これは関連するナロースペ
クトルレンジの試料形式の初期ボタン選択124に相応
する。選択された試料形式に対するスペクトルレンジが
フルレンジであれば、予走査からの手段およステップは
この時点で省略され、ズーム係数は1となる。Next, the sample is inserted into the container. Button operation 252 (FIG. 13) on the touch screen causes the dark spectrum to be collected again 72, providing a pre-scan for capturing preliminary spectral data for the sample. The dark spectrum is subtracted 256 and a correction is made to the scattered light 88. At this stage, the zoom factor 134 is calculated as described above (FIG. 7). This corresponds to an initial button selection 124 of the sample type in the relevant narrow spectral range. If the spectral range for the selected sample type is the full range, the means and steps from the prescan are omitted at this point and the zoom factor is one.
【0059】ダーク試料が選択されたズームモード(ナ
ロースペクトルレンジ、たとえあるにしても)で収集さ
れる258。そしてスペクトルデータが試料に対してズ
ームモードで捕捉され260、ダークスペクトルが減算
される262。補正が散乱光88と非線形性90に対し
て行われ、結果がズーム係数134により割り算され
る。オープンビームに対する比270、スムージング2
72および対数を使用して吸収274(Eq.1)が計
算される。波長250への変換の後に、ブランク吸収が
減算され276、最終吸収スペクトルAF(Eq.3)
が試料に対して得られ、これがスクリーンに表示され
る。A dark sample is collected 258 in the selected zoom mode (narrow spectral range, if any). The spectral data is then captured 260 in the zoom mode for the sample, and the dark spectrum is subtracted 262. Corrections are made for the scattered light 88 and the non-linearity 90, and the result is divided by the zoom factor 134. Open beam ratio 270, smoothing 2
Absorption 274 (Eq. 1) is calculated using the E.72 and log. After conversion to a wavelength of 250, the blank absorption was subtracted 276 and the final absorption spectrum A F (Eq. 3)
Is obtained for the sample, which is displayed on the screen.
【0060】本発明の現在の範囲を越える別の処理を実
行することができる。これは例えば、いくつかの波長に
おける濃度、吸収比の計算と表示、異なる試料からのス
ペクトル差の計算と表示、記憶されたスペクトルと試料
組成の同定のために比較すること等である。Other processing beyond the current scope of the present invention can be performed. This includes, for example, calculating and displaying concentrations at several wavelengths, absorption ratios, calculating and displaying spectral differences from different samples, comparing stored spectra to identify sample compositions, and the like.
【0061】補助情報 別の実施例では、装置は試料等級に関連する補助データ
の操作者入力を受け入れ、この入力から導出された補助
情報を計算する。Auxiliary Information In another embodiment, the device accepts operator input of auxiliary data related to the sample grade and calculates auxiliary information derived from this input.
【0062】ここおよび請求の範囲で参照される用語
“補助データ”は、操作者により入力されるデータであ
り、装置により捕捉されるスペクトルデータを含まず、
特別情報の計算に直接使用されるデータである。同様に
“補助情報”は、スペクトルデータから計算された情報
に対する付加的または補足的情報である。“試料の等
級”は、ユーザに興味にある試料の一般的形式を参照す
るものである。この特別の実施例では、これは微生物学
の分野における核酸を取り扱うものであり、プロテイ
ン、とりわけDNAおよびRNAに関連する。また石油
化学分野においては試料は炭化水素燃料、添加派生物ま
たは化学的派生物を含む。補助的計算を装置に組み込む
ことは、とりわけより複雑な分野、例えば微生物学で有
用である。当該分野で通常の能力を有する者は容易に試
料の形式、補助的計算、および当該分野の有用なデータ
ベースを識別するであろう。The term “auxiliary data” referred to herein and in the claims is data entered by the operator and does not include spectral data captured by the device,
Data used directly to calculate special information. Similarly, "auxiliary information" is additional or supplementary information to information calculated from spectral data. "Sample grade" refers to the general type of sample that is of interest to the user. In this particular example, it deals with nucleic acids in the field of microbiology and relates to proteins, especially DNA and RNA. Also, in the petrochemical field, samples include hydrocarbon fuels, additive derivatives or chemical derivatives. Incorporating auxiliary computations into the device is particularly useful in more complex fields, such as microbiology. Those of ordinary skill in the art will readily identify sample types, auxiliary calculations, and useful databases in the art.
【0063】典型的にはスペクトル情報の表示により、
補正されたスペクトル、ここから計算された試料の濃
度、およびいくつかの関連するパラメータと類似の情報
が表示される。一方、補助データは、例えば操作者によ
り濃度計算のために入力される希釈係数および他のデー
タであり得、後者は試料準備に使用される補助情報であ
る。その他の例として、試料添加物の割合計算、ユニッ
トの変換、放射性物質崩壊に対する濃度の補正等であ
る。プロセッサはまた、恒久的に記憶されたデータまた
は用語のデータベース、変換係数、試料等級に関連する
同種のものを含み、この場合、補助データは単にタッチ
スクリーンのリストから選択されたサーチタームであ
る。このような補助データまたは情報は、このような保
持されたスペクトル情報またはその計算のコンピュータ
処理と調整する必要はない。択一的に、補助情報はさら
に、命令演算によりプロセッサに保持されたスペクトル
情報から導出または計算することができる。または計算
された補助情報は自動的に主処理にフィードバックさ
れ、スペクトル情報を得るために使用される。Typically, by displaying spectral information,
Information similar to the corrected spectrum, the concentration of the sample calculated therefrom, and some relevant parameters are displayed. On the other hand, the auxiliary data can be, for example, a dilution factor and other data that are input for concentration calculation by an operator, and the latter is auxiliary information used for sample preparation. Other examples are calculation of the proportion of sample additives, conversion of units, correction of concentrations for radioactive decay, and the like. The processor also includes a database of permanently stored data or terms, conversion factors, the like relating to sample grade, where the auxiliary data is simply a search term selected from a list on the touch screen. Such auxiliary data or information need not be coordinated with such retained spectral information or computer processing of its computation. Alternatively, the auxiliary information can be further derived or calculated from the spectral information held in the processor by command operations. Alternatively, the calculated auxiliary information is automatically fed back to the main processing and used to obtain spectrum information.
【0064】装置は典型的には特定分野に使用されるか
ら、装置が微生物学、石油化学または元素分析のような
特定技術に専用のものであると特に有利である。このよ
うな場合、補助データベース、計算および表示も同じよ
うに専用化される。このような計算能力を装置機能に沿
って組み込むことにより、試料およびその分析に関連し
た補助計算および情報回復が操作者にとって非常に便利
になる。このような装置は例えば、約1ダース、そのよ
うな補助計算モードを有することができる。このような
モードの特定の例を以下、微生物学に対して示される。Since the device is typically used for a particular field, it is particularly advantageous if the device is dedicated to a particular technique such as microbiology, petrochemical or elemental analysis. In such a case, the auxiliary database, calculations and displays are similarly dedicated. By incorporating such computing power along with the instrument functions, auxiliary calculations and information recovery related to the sample and its analysis become very convenient for the operator. Such a device may have, for example, about a dozen such auxiliary calculation modes. Specific examples of such modes are given below for microbiology.
【0065】補助的側面を実現するために、タッチスク
リーン59(図1)がモニタに、タッチスクリーンとC
PUとの間のインターフェースによってオーバーレイさ
れる。モニタは機能表示ボタン(アイコン)または英数
字符号を表示する。操作者はスクリーン上のボタンにタ
ッチし、項目を選択するかまたはデータを入力する。イ
ンターフェース61を備えたタッチクスリーン・パッケ
ージと関連するファームウェアプログラムは従来のも
の、または現在の状況に容易に適合できる他の所望のシ
ステムとすることができる。To implement the auxiliary aspects, a touch screen 59 (FIG. 1) is attached to the monitor and the touch screen and C
Overlaid by the interface to the PU. The monitor displays function display buttons (icons) or alphanumeric codes. The operator touches a button on the screen to select an item or enter data. The firmware program associated with the touchscreen package with interface 61 can be conventional or any other desired system that can be easily adapted to the current situation.
【0066】例 以下のディスプレイおよび補助動作の一連の例は微生物
学に関連するものである。ディスプレイまたは動作は、
タッチスクリーンを備えた装置モニタ上に得られる。開
始ディスプレイ(図13)は、装置がオンされるときに
表れる。これは核酸のページであり、選択された試料形
式、関連するスペクトルデータおよび出力情報に対する
通常装置動作のオプションが提供される。試料形式に対
するタッチスボタンおよび所望の出力スペクトル情報は
当業者には簡単に理解され、選択により上に述べたよう
に実行が開始される。択一的動作または情報に対してタ
ブが設けられている。Proteinページタブの(タッチに
よる)選択は他のプロテインに対する実行選択を拡張す
る。GeneralおよびOptionsページにより、装置設定また
は実行形式を変更し、他の動作ボタンをNucleic Acid
または Proteinページ等に追加することができる。Lab
Toolsにより、補助計算およびデータベースに対するオ
プションが表示される(図14)。計算は全く単純であ
るか、または非常に複雑である。ボタンは所望の動作を
選択するためにタッチされる。以下のさらなる例はこれ
らをそれぞれ示す。計算に対する式または等式はほとん
どの場合で明らかである。EXAMPLES The following series of examples of display and auxiliary operations relate to microbiology. The display or operation is
Obtained on a device monitor with a touch screen. The start display (FIG. 13) appears when the device is turned on. This is the nucleic acid page, which provides options for normal instrument operation for the selected sample type, associated spectral data and output information. The touch buttons and the desired output spectral information for the sample type will be readily understood by those skilled in the art, and the selection will begin execution as described above. Tabs are provided for alternative actions or information. Selection (by touch) on the Protein page tab extends the execution choices for other proteins. Use the General and Options pages to change instrument settings or executables, and change other action buttons to Nucleic Acid
Or it can be added to the Protein page etc. Lab
Tools displays options for auxiliary calculations and databases (FIG. 14). The calculations are quite simple or very complex. Buttons are touched to select the desired action. The following further examples illustrate each of these. The equations or equations for the calculations are obvious in most cases.
【0067】オリゴ温度計算器(Oligo Tm Calculato
r)(図15)は、オリゴヌクレオチド(オリゴマー)
のショートDNA部分の溶解温度を計算する。これはOl
igo 1とOigo 2に(DNA端部5’と3’も含めて)入
力される。くぼんだボックスはデータ入力を受け取り、
情報が計算される。この場合は温度である。“M”はモ
ルである。下向き矢印(または他の場合には上向き)は
他のレンジ、例えばmMからμMを選択する。この場合
のアルゴリズムは、“Nearest Neighbor Analysis”by
K.Breslauer et al.,Proceedings of National Academy
of Sciences,vol.83,pages 3746-3750 (1988)の分析か
ら導かれる。An oligo temperature calculator (Oligo Tm Calculato)
r) (FIG. 15) is an oligonucleotide (oligomer)
Calculate the dissolution temperature of the short DNA portion of. This is Ol
igo 1 and Oigo 2 (including DNA ends 5 'and 3'). The sunken box receives the data entry,
Information is calculated. In this case, it is temperature. “M” is mole. The downward arrow (or otherwise upward) selects another range, eg, mM to μM. The algorithm in this case is “Nearest Neighbor Analysis” by
K. Breslauer et al., Proceedings of National Academy
of Sciences, vol. 83, pages 3746-3750 (1988).
【0068】濃度に対する希釈液連続計算器(Dilution
Series Calculator)(図16a)は、所望の開始濃度
と終了濃度、希釈液の数、および容器容積の入力から試
料準備情報を計算する。N-Fold Dilution(図16b)
は開始容積と希釈容積を計算する。A continuous diluent calculator (Dilution
The Series Calculator (FIG. 16a) calculates sample preparation information from the input of the desired starting and ending concentrations, the number of diluents, and the container volume. N-Fold Dilution (Fig. 16b)
Calculates the starting volume and dilution volume.
【0069】試薬使用量計算器(Reagent Usage Calcul
ator)(図17)は、時間についての試薬コストを計算
する。放射性同位元素計算器(Radiolabel Caculator)
(図18)は、放射性崩壊に対して補正された、使用す
べき試薬の量を提供する。Reactons、ReagentsおよびdN
TPsとラベルされた3つのタブを有するPCRマスタ混
合比計算器(PCR Master Mix Calculator)(図19
a、b、c)はミキシング情報を提供する。用語は当該
分野の従来のものであり、例えば“dNTP”はデオキシリ
ボヌクレオシド三リン酸塩、P1とP2はプライマー、
“Taq”はDNAポリメラーゼ酵素、“Rxn”は反応であ
る。Reagent Usage Calculator
ator) (FIG. 17) calculates the reagent cost over time. Radiolabel Caculator
(FIG. 18) provides the amount of reagent to be used, corrected for radioactive decay. Reactons, Reagents and dN
PCR Master Mix Calculator with three tabs labeled TPs (FIG. 19)
a, b, c) provide mixing information. The terms are conventional in the art, eg, "dNTP" is deoxyribonucleoside triphosphate, P1 and P2 are primers,
“Taq” is a DNA polymerase enzyme and “Rxn” is a reaction.
【0070】アミノ酸テーブル(Amino Acid Table)
(図20)は試料データベース情報の例であり、従来の
3文字コードに基づくアミノ酸が最初の文字コードで得
られる。同じようにコドンテーブル(Codon Tabel)
(図21)は、アミノ酸に対する3つの隣接ヌクレオチ
ドのシーケンスを示す。Amino Acid Table
(FIG. 20) is an example of sample database information, in which amino acids based on the conventional three-letter code are obtained with the first letter code. Similarly, Codon Tabel
(FIG. 21) shows the sequence of three adjacent nucleotides for an amino acid.
【0071】DNA/プロテインコンバータ(DNA/Prot
ein Converter)(図21)は、1らせん構造中のDN
A量、アミノ酸量およびプロテイン量間を変換する。
(“Dalton”は1g/モル)同じようにオリゴデータコ
ンバータ(Oligo Data Converter)(図23)は、モ
ル、質量、ODU(光学的濃度単位)間を、入力された
オリゴマー長について変換する。モル/グラムコンバー
タ(Moles/Grams Converter)(図24)は、分子量
(MW)、質量およびモル数間を変換する。DNA / protein converter (DNA / Prot
ein Converter) (Fig. 21) is the DN in one helix structure.
Convert between A amount, amino acid amount and protein amount.
(“Dalton” is 1 g / mol) Similarly, the Oligo Data Converter (FIG. 23) converts between moles, mass, and ODU (optical density units) for the input oligomer length. The Moles / Grams Converter (Figure 24) converts between molecular weight (MW), mass and moles.
【0072】ラボタイマ(Lab Timer)はコンピュータ
クロックを使用して時間を表示し、カウンタダウン(図
25a)、時間経過(図25b)およびリアルタイム警
報(図25c)に対して音響信号を発生する。従来の計
算器(図26)は他の計算に対するものであり、プログ
ラムは結果を、計算器が呼び出されたフィールドに入力
することができる。The Lab Timer uses a computer clock to indicate time and generates audible signals for counterdown (FIG. 25a), time lapse (FIG. 25b), and real-time alerts (FIG. 25c). The conventional calculator (FIG. 26) is for other calculations, and the program can enter the result in the field where the calculator was called.
【0073】上記の本発明の詳細な説明は特別の実施例
について為されたものであり、本発明の枠内で種々の変
形および変更が可能である。したがって本発明は請求項
にまたはその同等物によってのみ制限されるものであ
る。The above detailed description of the present invention has been made with reference to a specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention. Accordingly, the invention is limited only by the claims and the equivalents thereof.
【図1】本発明のスペクトルメータ装置の概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram of a spectrum meter device of the present invention.
【図2】図1の装置の一般的動作シーケンスに対するフ
ローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for a general operation sequence of the apparatus of FIG. 1;
【図3】図1の装置によるオープンビーム動作と処理に
対するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for an open beam operation and processing by the apparatus of FIG. 1;
【図4】図3の詳細なフローチャートである。FIG. 4 is a detailed flowchart of FIG. 3;
【図5】図3のオープンビームに対する典型的なオープ
ンビームスペクトルを示す。FIG. 5 shows a typical open beam spectrum for the open beam of FIG.
【図6】図1の装置に対する動作点を決定するためのフ
ローチャートである。6 is a flowchart for determining an operating point for the device of FIG.
【図7】図6の動作点を変形するためのフローチャート
である。FIG. 7 is a flowchart for modifying the operating point of FIG. 6;
【図8】図1の装置において散乱光を補正するためのフ
ローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for correcting scattered light in the apparatus of FIG.
【図9】図1の装置において非線形性を補正するための
フローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for correcting non-linearity in the apparatus of FIG. 1;
【図10】図1の装置において波長較正を行うためのフ
ローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for performing wavelength calibration in the apparatus of FIG. 1;
【図11】図1の装置によるブランク動作および処理に
対するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart for a blank operation and processing by the apparatus of FIG. 1;
【図12】図1の装置による試料動作および処理に対す
るフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart for a sample operation and processing by the apparatus of FIG. 1;
【図13】オンラインヘルプを示す。FIG. 13 shows online help.
【図14】ラボ・ツールを示す。FIG. 14 shows a lab tool.
【図15】オリゴTm計算を示す。FIG. 15 shows oligo Tm calculations.
【図16】濃度およびN-Fold希釈液を示す。FIG. 16 shows concentrations and N-Fold dilutions.
【図17】試薬使用量計算器を示す。FIG. 17 shows a reagent usage calculator.
【図18】放射性同位元素計算器を示す。FIG. 18 shows a radioisotope calculator.
【図19】PCRマスタ混合比計算器を示す。FIG. 19 shows a PCR master mixing ratio calculator.
【図20】アミノ酸テーブルを示す。FIG. 20 shows an amino acid table.
【図21】コドンテーブルを示す。FIG. 21 shows a codon table.
【図22】DNA/プロテインコンバータを示す。FIG. 22 shows a DNA / protein converter.
【図23】オリゴデータコンバータを示す。FIG. 23 shows an oligo data converter.
【図24】グラム/モルコンバータを示す。FIG. 24 shows a gram / mole converter.
【図25】ラボ・タイマを示す。FIG. 25 shows a lab timer.
【図26】計算器を示す。FIG. 26 shows a calculator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイヴィッド ジェイ イートン アメリカ合衆国 コネチカット ニュータ ウン ソーミル リッジ ロード 4 (72)発明者 ジェラルド ティー ポール アメリカ合衆国 コネチカット ウェスト ポート スティープ ヒル ロード 121 (72)発明者 ジェイ フェントン ウィリアムズ アメリカ合衆国 コネチカット ブルック フィールド ストニー ヒル ヴィレッジ 72 (72)発明者 マーク ダブリュー ストルツェ アメリカ合衆国 コネチカット ニュー カナーン ハリソン アヴェニュー 66 (72)発明者 スティーヴン エル ポール アメリカ合衆国 コネチカット リッジフ ィールド プロスペクト ストリート 120−33 (72)発明者 アンドリュー ピー バジョリナズ アメリカ合衆国 コネチカット スタンフ ォード スティルウォーター ロード 721 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on Front Page (72) Inventor David Jay Eaton United States Connecticut Newtown Sawmill Ridge Road 4 (72) Inventor Gerald Tea Paul United States Connecticut West Port Steep Hill Road 121 (72) Inventor Jay Fenton Williams United States Connecticut Brook Field Stony Hill Village 72 (72) Inventor Mark W. Strouse United States Connecticut New Canaan Harrison Avenue 66 (72) Inventor Stephen El Paul United States Connecticut Ridgefield Prospect Street 120-33 (72) Inventor A Drew P. Bajorinazu United States Connecticut Stumpf Odo Stillwater Road 721
Claims (32)
めのフラッシュ型光源と、光源をフラッシュさせるため
の動作手段と、光源ビームを受け、透過ビームを通過さ
せる光吸収性試料のための容器と、透過ビームを受け、
それの拡散光を形成する拡散要素と、拡散光を受け、透
過ビームを表す相応の信号データを形成する検知器と、
信号データを受け、透過ビーム、したがって容器内の試
料を表す相応のスペクトルデータを形成する処理手段と
を有し、 前記検知器は、所定数のフラッシュに対して信号を積分
する積分手段を有し、信号データの積分ユニットを形成
する、ことを特徴とするスペクトルメータ装置。1. A flash-type light source for emitting a light source beam to be flashed, operating means for flashing the light source, a container for a light-absorbing sample receiving the light source beam and passing the transmitted beam, Receiving the beam,
A diffuser element for forming its diffused light, a detector for receiving the diffused light and forming corresponding signal data representing the transmitted beam;
Processing means for receiving the signal data and forming corresponding spectral data representative of the transmitted beam, and thus the sample in the container, said detector comprising integrating means for integrating the signal over a predetermined number of flashes Forming a signal data integration unit.
ラッシュ総数だけフラッシュさせ、該フラッシュ総数は
所定数の倍数であり、 前記検知器は動作的に動作手段と接続されており、信号
データの相応に複数の積分ユニットを形成し、 前記処理手段は、信号データの複数ユニットを加算する
ための加算手段を有し、スペクトルデータを形成する、
請求項1記載の装置。2. The operating means flashes a light source for a preselected number of flashes, the total number of flashes being a multiple of a predetermined number, and wherein the detector is operatively connected to the operating means, and Forming a plurality of integration units correspondingly, wherein said processing means comprises adding means for adding a plurality of units of signal data, forming spectral data;
The device according to claim 1.
に、所定数が変化してもフラッシュ総数を一定に維持す
る、請求項2記載の装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein said operating means keeps the total number of flashes constant even when the predetermined number changes, for continuous operation of the apparatus.
試料なしで、選択された光源電圧と所定数としての予備
的数により動作させる手段を有し、これにより予備的ス
ペクトルデータを発生し、 処理手段は、予備的スペクトルデータにおける最高ピー
ク、および関連する予備的ピーク高さを検出するための
手段と、予備的ピーク高さを予選択された最高ピーク高
さと比較し、調整されたフラッシュ数を決定する手段と
を有し、 前記調整されたフラッシュ数は、信号データのユニット
と、最高ピークに対する相応のピーク高さを伴う相応の
スペクトルデータを形成するのに必要な数であり、 前記相応のピーク高さは、最高ピーク高さに等しいかま
たはやや下であり、 前記調整された数は、1つの積分ユニットにおけるフラ
ッシュの所定数として、装置の後続動作に使用するため
に記憶される、請求項1記載の装置。4. The operating means is operatively connected to the processing means to determine the predetermined number of flashes, and operates the apparatus without the sample with the selected light source voltage and the preliminary number as the predetermined number. Means for generating preliminary spectral data, the processing means comprising means for detecting the highest peak in the preliminary spectral data, and the associated preliminary peak height, and the preliminary peak height. Means for comparing with a preselected maximum peak height to determine an adjusted number of flashes, wherein the adjusted number of flashes comprises a unit of signal data and a corresponding number with a corresponding peak height for the highest peak. The corresponding peak height is equal to or slightly below the highest peak height, and the adjusted number is As a predetermined number of flashes in one integral unit, a subsequent operation to be stored for use, according to claim 1, wherein the device.
クトルデータを発生する、請求項4記載の装置。5. The apparatus of claim 4, wherein the apparatus is operated without a sample and generates preliminary spectral data.
り、当該光源が光源電圧に依存する強度を有するように
動作させ、さらに関連するピーク高さを関連するスペク
トル位置で得るのに必要な動作電圧を決定する手段を有
し、 前記関連するピーク高さは最大ピーク高さに等しいかま
たはやや下であり、 動作光源電圧は、装置の後続動作に対して光源を駆動す
るためにセットされる、請求項4記載の装置。6. The operation means for operating the light source with a light source voltage such that the light source has an intensity dependent on the light source voltage and further obtaining an associated peak height at an associated spectral position. Means for determining a voltage, wherein the associated peak height is equal to or slightly below the maximum peak height, and the operating light source voltage is set to drive the light source for subsequent operation of the device. An apparatus according to claim 4.
フラッシュとしての調整された数により動作させる手段
を有し、 前記動作はまず、第1の光源電圧により最高ピークに対
する第1のピーク高さを備えた相応のスペクトルデータ
を発生させるようにして行い、次に第2の光源電圧によ
り最高ピークに対する第2のピーク高さを備えた相応の
スペクトルデータを発生するようにして行い、 前記最高ピークは予備的スペクトルデータにおいて確定
され、関連するスペクトル位置を有しており、 前記処理手段はさらに、光源電圧とピーク高さとの間の
関数依存性を決定するための手段を有し、 当該決定は、第1および第2の光源電圧と、第1および
第2のピーク高さを用いて行い、 さらに前記関数依存性から、関連するピーク高さを関連
するスペクトル位置において得るのに必要な動作電圧を
決定する手段を有し、 前記関連するピーク高さは、最大ピーク高さに等しい
か、またはやや下であり、 動作光源電圧は、装置の後続動作に対して光源を駆動す
るためにセットされる、請求項6記載の装置。7. The operating means further comprises means for operating the device with the adjusted number as a predetermined number of flashes, wherein the operation first comprises a first light source voltage to a first peak height relative to a highest peak. Performing a corresponding spectral data with a second peak height with respect to the highest peak by means of a second light source voltage; The peak is determined in the preliminary spectral data and has an associated spectral position; the processing means further comprises means for determining a functional dependence between the light source voltage and the peak height; Is performed using the first and second light source voltages and the first and second peak heights. Further, from the function dependency, the related peak height is related. Means for determining the operating voltage required to obtain at the spectral position, wherein the associated peak height is equal to or slightly below the maximum peak height, and the operating light source voltage is used for subsequent operation of the device. 7. The device of claim 6, wherein the device is set to drive a light source.
ータを発生するために、そして第1のピーク高さと第2
のピーク高さを備えた相応のスペクトルデータを発生す
るために動作される、請求項7記載の装置。8. An apparatus for generating preliminary spectral data without a sample, and with a first peak height and a second peak height.
8. The apparatus of claim 7, wherein the apparatus is operated to generate corresponding spectral data with a peak height of.
により全スペクトルレンジに対するスペクトルデータが
得られるように決定し、 全スペクトルレンジ内にあるナロースペクトルレンジが
選択された試料に対して選択され、 前記動作手段はさらに、装置を選択された試料と、フラ
ッシュの所定数としての調整数により動作させるための
手段を有し、 前記処理手段はさらに、相応のスペクトルデータをナロ
ースペクトルレンジにおいて得るための手段と、前記相
応のスペクトルデータにおける最高ピークと、相応する
予備的ピーク高さを確定するための手段と、予選択され
た最大ピーク高さと予備的ピーク高さとの実際の比に近
似する整数比を計算するための手段と、前記調整数を前
記整数比と乗算し、所定数のフラッシュに対する動作数
を決定するための手段とを有し、 前記動作手段はさらに、装置を選択された試料と、フラ
ッシュの所定数としての動作数により動作させるための
手段を有し、 前記処理手段はさらに、選択された試料に対する予備的
スペクトルデータをナロースペクトルレンジで前記動作
数により得るための手段と、前記予備的スペクトルデー
タを整数比で割り算し、選択された試料を表す試料スペ
クトルデータを得るための手段とを有する、請求項4記
載の装置。9. The adjusted number of flashes is determined by the processing means to obtain spectral data for the entire spectral range, wherein a narrow spectral range within the full spectral range is selected for the selected sample; The operating means further comprises means for operating the apparatus with the selected sample and the adjusted number as a predetermined number of flashes, the processing means further comprising: obtaining corresponding spectral data in a narrow spectral range. Means, a means for determining the highest peak in said corresponding spectral data and a corresponding preliminary peak height, and an integer ratio approximating the actual ratio of the preselected maximum peak height to the preliminary peak height. Means for calculating the number of operations and the number of operations for a predetermined number of flashes by multiplying the adjustment number by the integer ratio. The operating means further comprises means for operating the apparatus according to the selected sample and the number of operations as a predetermined number of flashes, and the processing means further comprises: Means for obtaining preliminary spectral data for the sample in the narrow spectral range by the number of operations, and means for dividing the preliminary spectral data by an integer ratio to obtain sample spectral data representing the selected sample. 5. The device of claim 4, comprising:
請求項9記載の装置。10. The operation number is determined without a sample,
An apparatus according to claim 9.
フラッシュ総数でフラッシュさせ、該総数は所定数の倍
数であり、 検知器は、信号データの相応に複数の積分ユニットを得
るために動作的に動作手段と接続されており、 前記処理手段は、信号データの複数のユニットを加算し
てスペクトルデータを得るための加算手段を有する、請
求項9記載の装置。11. The operating means flashes the light source with a preselected number of flashes, the total number being a multiple of a predetermined number, and the detector operating to obtain a corresponding plurality of integration units of the signal data. 10. The apparatus according to claim 9, wherein the processing means includes an adding means for adding a plurality of units of the signal data to obtain spectral data.
所定数が変動しても、フラッシュ総数を一定に保持す
る、請求項11記載の装置。12. The apparatus according to claim 11, wherein the operating means keeps the total number of flashes constant even if the predetermined number fluctuates due to continuous operation of the apparatus.
を備えた服すのスペクトルピークを有し、 装置はさらに、前記処理手段が相応のスペクトルデータ
を、スペクトルピークの測定スペクトル位置も含めて得
るように装置を動作させる動作手段を有し、 前記動作手段はさらに、測定スペクトル位置を所定のス
ペクトル位置に対して較正するための較正手段を有す
る、請求項1記載の装置。13. The apparatus of claim 1, wherein the light source beam has a spectral peak with a predetermined spectral position, the apparatus further comprising: the processing means obtaining corresponding spectral data, including a measured spectral position of the spectral peak. 2. The apparatus of claim 1, further comprising operating means for operating the apparatus, wherein the operating means further comprises calibration means for calibrating the measured spectral position to a predetermined spectral position.
を得るために動作される、請求項13記載の装置。14. The apparatus of claim 13, wherein the apparatus is operated to obtain a measured spectral position without a sample.
ーク試料により動作させるための手段を有し、該ダーク
試料は光源ビームに比較して低い透過ビームを通過さ
せ、これによりダークスペクトルデータの一連の積分ユ
ニットを得、 該一連とはフラッシュ数の様々な数の集合であり、 処理手段はさらに、ダークスペクトルデータのシーケン
スを予選択されたスペクトル位置の各々に対する数集合
にわたって得るための手段と、予選択されたすべてのス
ペクトル位置に対する数集合にわたるシーケンスを表す
マスタ関数を計算するための手段とを有し、 前記処理手段はさらにマスタ関数を記憶し、該マスタ関
数を補正係数として測定スペクトルデータに適用し、非
線形性を補正する、請求項1記載の装置。15. The control means further comprises means for operating the apparatus repetitively with a dark sample, the dark sample passing a low transmitted beam as compared to the source beam, whereby dark spectrum data is transmitted. Obtaining a series of integration units, the series being a set of various numbers of flash numbers, the processing means further comprising means for obtaining a sequence of dark spectral data over a number set for each of the preselected spectral positions; Means for calculating a master function representing a sequence over a set of numbers for all the preselected spectral positions, said processing means further storing the master function and using the master function as a correction factor to measure the measured spectral data. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is adapted to correct nonlinearity.
は、連続ダークスペクトルデータと相応するフラッシュ
数との比を計算し、該比をフラッシュ数に対し、各予選
択された位置に対する位置関数について適合し、高点の
集合と、このような各高点に対する値を各位置関数にお
いて、関連する最高位置関数に対する最高位置も含めて
確定し、前記高点を使用して位置関数を最高位置関数に
正規化し、これにより正規化された関数の集合を形成
し、正規化された関数を平均化し、マスタ関数を形成す
る手段を有する、請求項15記載の装置。16. The means for calculating a master function calculates a ratio between the continuous dark spectrum data and a corresponding number of flashes, and calculates the ratio for the number of flashes for a position function for each preselected position. The set of high points and the values for each such high point are determined in each position function, including the highest position for the associated highest position function, and the position function is used to convert the position function to the highest position function. 16. The apparatus of claim 15, further comprising means for normalizing to, thereby forming a set of normalized functions, averaging the normalized functions, and forming a master function.
ットに対しては1である、請求項15記載の装置。17. The apparatus of claim 15, wherein the predetermined number of flashes is one for one integration unit.
高点である、請求項15記載の装置。18. The apparatus of claim 15, wherein one function data point is the highest point of the function data.
させ、オープンビーム測定スペクトルデータを発生さ
せ、標準試料により動作させ、標準測定スペクトルデー
タを発生させる手段を有し、 前記標準試料は、選択されたスペクトルレンジにおいて
高吸収性であり、 スペクトルデータは、選択されたスペクトルレンジ内の
選択された数のスペクトルインクリメントにわたるもの
であり、 前記処理手段は、測定スペクトルデータをスペクトルイ
ンクリメントの数により割り算して、それぞれオープン
ビーム修正スペクトルデータと標準修正スペクトルデー
タとを形成する手段と、散乱光補正値を修正スペクトル
データから減算して、それぞれオープンビーム補正スペ
クトルデータと標準補正スペクトルデータとを形成する
手段と、補正標準吸収を補正スペクトルデータから計算
する手段と、散乱光補正値を、補正標準吸収が予め確定
された標準吸収に実質的に等しくなるよう反復的に決定
する手段と、散乱光補正値を後から発生されたスペクト
ルデータから減算し、散乱光補正を行う手段とを有す
る、請求項1記載の装置。19. The apparatus further comprises means for operating the apparatus without a sample, generating open beam measured spectral data, operating with a standard sample, and generating standard measured spectral data, wherein the standard sample is selected. The spectral data spans a selected number of spectral increments within the selected spectral range, wherein the processing means divides the measured spectral data by the number of spectral increments. Means for forming the open beam corrected spectrum data and the standard corrected spectrum data, respectively, and means for subtracting the scattered light correction value from the corrected spectrum data to form the open beam corrected spectrum data and the standard corrected spectrum data, respectively. , Corrected standard absorption Means for calculating the yield from the corrected spectral data; means for iteratively determining the scattered light correction value such that the corrected standard absorption is substantially equal to a predetermined standard absorption; and generating the scattered light correction value later. Means for subtracting from the obtained spectral data and performing scattered light correction.
正スペクトルデータを積分し、正規化し、平均を形成
し、次のように係数を反復的に決定する手段を有し、 すなわち前記係数は、散乱光補正値が前記平均と当該係
数との乗算積であるようにして反復的に決定される、請
求項19記載の装置。20. The means for iteratively determining comprises means for integrating, normalizing and forming an average of the standard corrected spectral data, and iteratively determining the coefficients as follows: 20. The apparatus of claim 19, wherein the scattered light correction value is determined iteratively to be the product of the average and the coefficient.
記光源ビームを受け、透過ビームを通過させる光吸収性
試料に対する容器と、前記透過ビームを受け、それの拡
散光を形成する拡散要素と、前記拡散光を受け、透過ビ
ームを表す相応の信号データを形成するための検知器
と、前記信号データを受け、透過ビーム、すなわち容器
内の試料を表す相応のスペクトルデータを形成するため
の処理手段とを有し、 前記検知器は、所定の持続期間の間、信号を積分し、信
号データの1つの積分ユニットを形成するための積分手
段を有する形式の装置において、 前記所定の持続期間を決定するために、 前記動作手段は、動作的に前記処理手段と接続されてお
り、装置を試料なしで、積分信号の予備的持続期間によ
り動作させ、予備的スペクトルデータを発生させる手段
を有し、 前記処理手段は、予備的スペクトルデータにおける最高
ピークと、関連する予備的ピーク高さとを確定するため
の手段と、予備的ピーク高さを予選択された最高ピーク
高さと比較し、信号データの1つのユニットと、最高ピ
ークに対する相応のピーク高さを伴う相応のスペクトル
データとを得るために必要な調整された持続期間を決定
するための手段を有し、 前記相応のピーク高さは、最高ピーク高さに等しいか、
またはやや下であり、 前記調整された持続期間は、装置の後続動作のために所
定の持続期間として記憶される、ことを特徴とするスペ
クトルメータ装置。21. A light source that emits a light source beam of light, a container for a light-absorbing sample that receives the light source beam and passes a transmitted beam, and a diffusing element that receives the transmitted beam and forms diffused light therefrom. A detector for receiving said diffused light and forming corresponding signal data representing a transmitted beam; and a process for receiving said signal data and forming a transmitted beam, ie corresponding spectral data representing a sample in a container. Means, wherein the detector comprises integrating means for integrating the signal for a predetermined duration and forming one integration unit of the signal data, wherein the predetermined duration is To determine, the operating means is operatively connected to the processing means for operating the device without sample and with a preliminary duration of the integrated signal, Means for generating a maximum peak in the preliminary spectral data, an associated preliminary peak height, and a preselected maximum peak height. Means for comparing with the height to determine an adjusted duration necessary to obtain one unit of signal data and corresponding spectral data with a corresponding peak height for the highest peak, The corresponding peak height is equal to the highest peak height,
Or slightly below, wherein the adjusted duration is stored as a predetermined duration for subsequent operation of the apparatus.
レンジに対するスペクトルデータが得られるよう処理手
段により決定され、 全スペクトルレンジ内のナロースペクトルレンジが選択
された試料に対して選択され、 前記動作手段はさらに、装置を選択された試料と調整さ
れた持続期間により動作させる手段を有し、 前記処理手段はさらに、ナロースペクトルレンジ内で相
応のスペクトルデータを形成する手段と、前記相応のス
ペクトルデータ内の最高ピークと、相応の予備的ピーク
高さとを確定する手段と、予選択された最高ピーク高さ
と予備的ピーク高さとの実際の比に近似する整数比を計
算するための手段と、調整された持続期間を前記整数比
により乗算し、動作持続期間を決定するための手段とを
有し、 前記動作手段はさらに、装置を選択された試料と前記動
作持続期間により動作させるための手段を有し、 前記処理手段はさらに、選択された試料に対する予備的
スペクトルデータをナロースペクトルレンジで前記動作
持続期間により形成するための手段と、予備的スペクト
ルデータを単純比により割り算し、選択された試料を表
す試料スペクトルデータを形成する手段とを有する、請
求項21記載の装置。22. The adjusted duration is determined by processing means to obtain spectral data for the entire spectral range, wherein a narrow spectral range within the full spectral range is selected for the selected sample; Further comprises means for operating the device with the selected sample and the adjusted duration; the processing means further comprising means for forming corresponding spectral data within the narrow spectral range; Means for determining the highest peak of the peak and a corresponding preliminary peak height, and means for calculating an integer ratio that approximates the actual ratio of the preselected maximum peak height to the preliminary peak height. Multiplying the duration by the integer ratio to determine an operation duration, the operation means further comprising: Means for operating the device according to the selected sample and the operating duration, the processing means further comprising: forming preliminary spectral data for the selected sample in the narrow spectral range with the operating duration. 22. The apparatus of claim 21, comprising means and means for dividing the preliminary spectral data by a simple ratio to form sample spectral data representing a selected sample.
トロメータ装置であって、 該装置は、光源ビームを放射するための光源と、該光源
ビームの光は所定のスペクトル位置を有する複数のスペ
クトルピークを含み、前記光源ビームを受け、透過ビー
ムを通過させる光吸収性の試料のための容器と、前記透
過ビームを受け、それ拡散光を形成する拡散要素と、前
記拡散光を受け、透過ビームを表す相応の信号データを
形成するための検知器と、前記信号データを受け、透過
ビーム、すなわち容器内の試料を表す相応のスペクトル
データを形成するための処理手段とを有する装置におい
て、 当該装置はさらに、前記処理手段が相応のスペクトルデ
ータをスペクトルピークの測定スペクトル位置も含めて
形成するように装置を動作させる動作手段を有し、 該動作手段はさらに、測定スペクトル位置を所定のスペ
クトル位置に対して較正する手段を有する、ことを特徴
とするスペクトルメータ装置。23. A spectrometer device comprising means for wavelength calibration, the device comprising a light source for emitting a light source beam, and the light of the light source beam comprising a plurality of spectral peaks having predetermined spectral positions. A container for a light-absorbing sample that receives the source beam and passes the transmitted beam; a diffusing element that receives the transmitted beam and forms diffused light; and receives the diffused light and represents the transmitted beam. An apparatus comprising a detector for forming corresponding signal data and processing means for receiving said signal data and forming a transmitted beam, i.e., corresponding spectral data representative of a sample in a container, the apparatus further comprising: Operating means for operating the apparatus such that said processing means forms corresponding spectral data, including the measured spectral position of the spectral peak; A, said operating means further comprises means for calibrating the measured spectrum position for a given spectral position, it spectrometer apparatus according to claim.
ル位置を得るために動作される、請求項23記載の装
置。24. The apparatus of claim 23, wherein said apparatus is operated to obtain a measured spectral position without a sample.
スペクトロメータ装置であって、該装置は、光の光源ビ
ームを放射する光源と、該光源ビームを受け、透過ビー
ムを通過させる光吸収性の試料に対する容器と、該透過
ビームを受け、それの拡散光を形成するための拡散要素
と、該拡散光を受け、透過光を表す相応の信号データを
形成するための検知器と、該信号データを受け、透過ビ
ーム、すなわち容器内の試料を表す相応のスペクトルデ
ータを形成するための処理手段と、装置を試料なしで動
作させ、オープンビーム測定スペクトルデータを形成
し、かつ標準試料により動作させ、標準測定スペクトル
データを形成する動作手段とを有し、 前記標準試料は、選択されたスペクトルレンジにおいて
高吸収性であり、 前記スペクトルデータは、選択されたスペクトルレンジ
内で選択されたスペクトルインクリメントにわたるもの
であり、 前記処理手段は、測定スペクトルデータをスペクトルイ
ンクリメントの数により割り算し、それぞれオープンビ
ーム修正スペクトルデータと標準修正スペクトルデータ
とを形成する手段と、散乱光補正値を前記修正スペクト
ルデータから減算し、それぞれオープンビーム補正スペ
クトルデータと標準補正スペクトルデータとを形成する
手段と、補正標準吸収が実質的に予め確定された標準吸
収に等しくなるように散乱光補正値を反復的に決定する
手段と、散乱光補正値を後から発生されたスペクトルデ
ータから減算して、散乱光に対する補正を行う手段とを
有する、ことを特徴とするスペクトルメータ装置。25. A spectrometer device having means for correcting scattered light, the device comprising a light source emitting a light source beam of light, a light absorbing device receiving the light source beam and passing a transmitted beam. A container for the sample, a diffusing element for receiving the transmitted beam and forming diffused light thereof, a detector for receiving the diffused light and forming corresponding signal data representing the transmitted light, and the signal Processing means for receiving the data and forming a transmitted beam, i.e. corresponding spectral data representative of the sample in the container, and operating the device without the sample, forming the open beam measurement spectral data and operating with the standard sample; Operating means for forming standard measurement spectral data, wherein the standard sample is highly absorbing in a selected spectral range; Over the selected spectral increments within the selected spectral range, the processing means dividing the measured spectral data by the number of spectral increments to form open beam corrected spectral data and standard corrected spectral data, respectively. Means for subtracting the scattered light correction value from the corrected spectral data to form open beam corrected spectral data and standard corrected spectral data, respectively, wherein the corrected standard absorption is substantially equal to the predetermined standard absorption. Means for iteratively determining a scattered light correction value so as to have a means for correcting the scattered light by subtracting the scattered light correction value from spectral data generated later. Meter device.
正スペクトルデータを積分および正規化して平均を形成
し、散乱光補正値が前記平均と係数との乗算積になるよ
うに前記係数を反復的に決定する手段を有する、請求項
25記載の装置。26. The means for iteratively determining means for integrating and normalizing standard corrected spectral data to form an average, and iterating the coefficients such that the scattered light correction value is the product of the average and the coefficients. 26. The device according to claim 25, comprising means for determining the position.
タに表示するための手段と、該モニタにオーバーレイさ
れたタッチスクリーンと、タッチスクリーンを介して入
力された補助データから導出される補助情報を計算する
ための手段と、補助情報をモニタに表示するための手段
とを有し、 該補助情報は試料に関連するものである、請求項1記載
の装置。27. A display monitor, means for displaying spectral information on the monitor, a touch screen overlaid on the monitor, and calculating auxiliary information derived from auxiliary data input via the touch screen. The apparatus of claim 1, comprising means for displaying the auxiliary information on a monitor, the auxiliary information being associated with the sample.
サと、ディスプレイモニタと、モニタにオーバーレイさ
れたタッチスクリーンと、試料を表す光ビームを形成す
る光手段とを有し、前記スペクトロメータは光ビームを
受け、該光ビームを表すスペクトル信号データを形成す
る集積スペクトルメータ装置において、 前記プロセッサは、前記信号データを受信し、光ビーム
を表す相応のスペクトル情報を計算する手段と、スペク
トル情報をモニタに表示する手段と、タッチスクリーン
を介して入力された補助データから導出される補助情報
を計算するための手段と、該補助情報をモニタに表示す
るための手段とを有し、 該補助情報は試料に関連するものである、ことを特徴と
する集積スペクトルメータ装置。28. A spectrometer comprising a spectrometer, a data processor, a display monitor, a touch screen overlaid on the monitor, and light means for forming a light beam representative of a sample, the spectrometer receiving the light beam; An integrated spectrometer device for forming spectral signal data representative of the light beam, wherein the processor receives the signal data and calculates corresponding spectral information representative of the light beam, and means for displaying the spectral information on a monitor. And means for calculating auxiliary information derived from the auxiliary data input via the touch screen, and means for displaying the auxiliary information on a monitor, wherein the auxiliary information relates to the sample. An integrated spectrum meter device.
前記補助情報は、さらにスペクトル情報から導出され
る、請求項28記載の装置。29. The apparatus of claim 28, wherein the auxiliary information for at least one form of information is further derived from spectral information.
前記補助情報は、スペクトル情報からは導出されない、
請求項29記載の装置。30. The auxiliary information for at least one form of information is not derived from spectral information,
30. The device according to claim 29.
前記補助情報は、スペクトル情報からは導出されない、
請求項28記載の装置。31. The auxiliary information for at least one form of information is not derived from spectral information,
29. The device according to claim 28.
項28記載の装置。32. The device of claim 28, wherein the device receives a microbiological sample.
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US8576798P | 1998-05-16 | 1998-05-16 | |
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